Java集合框架總結（4）——List接口的使用

    List集合代表一個有序集合，集合中每個元素都有其對應的順序索引。List集合允許使用重復元素，可以通過索引來訪問指定位置的集合元素。

1、List接口和ListIterator接口

    List作為Collection接口的子接口，可以使用Collection接口里的全部方法。List是有序集合，所以List集合里增加了一些根據索引來操作集合元素的方法：

• void add(int index, Object element):將元素element插入在List集合的index處。
• boolean addAll(int index, Collection c):將集合c所包含的所有元素都插入在List集合的index處。
• Object get(int index):返回集合index索引處的元素。
• int lastIndexOf(Object o):返回對象o在List集合中最后一次出現的位置索引。
• Object remove(int index):刪除並返回index索引處的元素。
• Object set(int index, Object element):將index索引處的元素替換成element對象，返回新元素。
• List subList(int fromIndex, int toIndex):返回從索引fromIndex（包含）到索引toIndex（不包含）處所有集合元素組成的子集合。

    List集合可以根據索引來插入、替換和刪除集合元素。

示例程序：

public class TestList { public static void main(String[] args) { List books = new ArrayList(); //向books集合中添加三個元素
        books.add(new String("輕量級J2EE企業應用實戰")); books.add(new String("Struts2權威指南")); books.add(new String("基於J2EE的Ajax寶典")); System.out.println(books); //將新字符串對象插入在第二個位置
        books.add(1 , new String("ROR敏捷開發最佳實踐")); //已添加的對象，和下面語句做對比
        for (int i = 0 ; i < books.size() ; i++ ) { System.out.println(books.get(i)); } //刪除第三個元素
        books.remove(2); System.out.println(books); //判斷指定元素在List集合中位置：輸出1，表明位於第二位
        System.out.println(books.indexOf(new String("ROR敏捷開發最佳實踐"))); //新創建的對象 //將第二個元素替換成新的字符串對象
        books.set(1, new String("Struts2權威指南")); System.out.println(books); //將books集合的第二個元素（包括）到第三個元素（不包括）截取稱子集合
        System.out.println(books.subList(1 , 2)); } }

程序運行結果：

[輕量級J2EE企業應用實戰, Struts2權威指南, 基於J2EE的Ajax寶典]
輕量級J2EE企業應用實戰
ROR敏捷開發最佳實踐
Struts2權威指南
基於J2EE的Ajax寶典
[輕量級J2EE企業應用實戰, ROR敏捷開發最佳實踐, 基於J2EE的Ajax寶典]
1
[輕量級J2EE企業應用實戰, Struts2權威指南, 基於J2EE的Ajax寶典]
[Struts2權威指南]

程序說明：List集合可以使用普通for循環來遍歷集合元素。List判斷兩個對象相等只要通過equals方法比較返回true即可。如在判斷“ROR敏捷開發最佳實踐”字符串的位置是，新創建了一個新字符串對象，但是程序仍返回第一次創建字符串對象的位置。當調用List的set（int index， Object element）方法來改變List集合指定索引處元素時，指定的索引必須是List集合的有效索引。

     與set只提供了一個iterator()方法不同，List還額外提供了一個listIteratro()方法，該方法返回一個ListIterator對象，ListIterator接口繼承了Iterator接口，提供了專門操作List的方法。

ListIterator接口在Iterator接口基礎上增加了如下方法：

• boolean hasPrevious()：返回該迭代器關聯集合是否還有上一個元素。
• Object previous()：返回該迭代器上一個元素。
• void add()：在指定位置插入一個元素。

程序示例：

public static void main(String[] args) { String[] books = { "Struts2權威指南", "輕量級J2EE企業應用實戰" }; List bookList = new ArrayList(); for (int i = 0; i < books.length ; i++ ) { bookList.add(books[i]); } ListIterator lit = bookList.listIterator(); while (lit.hasNext()) { System.out.println(lit.next()); lit.add("-------分隔符-------"); } System.out.println("==========下面開始反向迭代==========="); while(lit.hasPrevious()) { System.out.println(lit.previous()); } } }

程序運行結果：

Struts2權威指南
輕量級J2EE企業應用實戰
==========下面開始反向迭代===========
-------分隔符-------
輕量級J2EE企業應用實戰
-------分隔符-------
Struts2權威指南

程序說明：List通過ListTterator迭代集合時，即可采用next()方法進行正向迭代，迭代過程中可以使用add()方法向上一次迭代元素的后面添加一個新元素。同時程序演示了向前迭代。

 2、ArrayList和Vector實現類

    ArrayList和Vector作為List類的兩個典型實現，完全支持前面介紹的List接口全部功能。

    ArrayList和Vector類都是基於數組實現的List類，他們封裝了一個動態再分配的Object[]數組。每個ArrayList或Vector對象有一個capacity屬性，表示它們所封裝的Object[]數組的長度。capacity會添加元素的個數而自動增加。當向集合中添加大量元素時，可以使用ensureCapacity方法一次性地增加capacity。這可以減少增加重分配次數，從而提供性能。capacity大小也可以在創建時就指定，該屬性默認為10.

ArrayList和Vector提供如下兩個方法來操作capacity屬性：

• void ensureCapacity(int minCapacity):將ArrayList或Vector集合的capacity增加minCapacity。
• void trimToSize()：調整ArrayList或Vector集合的capacity為列表當前大小。程序可調用該方法來減少ArrayList或Vector集合對象存儲空間。

    ArrayList和Vector用法幾乎相同，Vector是一個古老的集合（從JDK1.0），起初Java還沒有提供系統的集合框架，所以Vector里提供了一些方法名很長的方法：例如addElement(Object obj), 等同於add()方法。從JDK1.2以后，Java提供了系統的集合框架，就將Vector改為實習List接口，作為List的實習之一，從而導致Vector里有一些功能重復的方法。Vector具有很多缺點，通常盡量少用Vector實現類。

 

   ArrayList和Vector的區別：ArrayList是線程不安全的，多個線程訪問同一個ArrayList集合時，如果有超過一條線程修改了ArrayList集合，則程序必須手動保證該集合的同步性。Vector集合則是線程安全的，無線程序保證該集合的同步性。因為Vector是線程安全的，所以Vector的性能比ArrayList的性能要低。實際上，即使保證List集合線程安全，同樣不推薦使用Vector實現類。Collections工具類，可以將一個ArrayList變成線程安全的。

 

   Vector還提供了一個Stack子類，它用於模擬了”棧“這種數據結構，”棧“通常是指”后進先出“（LIFO）的容器。最后”push“進棧的元素，將最先被”pop“出棧。與Java中其他集合一樣，進棧出棧的都是Object，因此從棧中取出元素后必須做類型轉換，除非你只是使用Object具有的操作。所以stack類提供了如下幾個方法：

• Object peek():返回”棧“的第一個元素，但並不將該元素”pop“出棧。
• Object pop():返回”棧“的第一個元素，並將該元素”pop“出棧。
• void push(Object item):將一個元素”push“進棧，最后一個進”棧“的元素總是位於”棧“頂。

程序示例：

public class TestVector { public static void main(String[] args) { Stack v = new Stack(); //依次將三個元素push入"棧"
        v.push("Struts2權威指南"); v.push("輕量級J2EE企業應用實戰"); v.push("ROR敏捷開發最佳實踐"); //輸出：[Struts2權威指南, 輕量級J2EE企業應用實戰, ROR敏捷開發最佳實踐]
 System.out.println(v); //訪問第一個元素，但並不將其pop出"棧"，輸出：ROR敏捷開發最佳實踐
 System.out.println(v.peek()); //依然輸出：[Struts2權威指南, 輕量級J2EE企業應用實戰, ROR敏捷開發最佳實踐]
 System.out.println(v); //pop出第一個元素，輸出：ROR敏捷開發最佳實踐
 System.out.println(v.pop()); //依然輸出：[Struts2權威指南, 輕量級J2EE企業應用實戰]
 System.out.println(v); } }

程序運行結果：

[Struts2權威指南, 輕量級J2EE企業應用實戰, ROR敏捷開發最佳實踐]
ROR敏捷開發最佳實踐
[Struts2權威指南, 輕量級J2EE企業應用實戰, ROR敏捷開發最佳實踐]
ROR敏捷開發最佳實踐
[Struts2權威指南, 輕量級J2EE企業應用實戰]

   3、LinkedList實現類

    List還有一個LinkedList的實現，它是一個基於鏈表實現的List類，對於順序訪問集合中的元素進行了優化，特別是當插入、刪除元素時速度非常快。因為LinkedList即實現了List接口，也實現了Deque接口（雙向隊列），Deque接口是Queue接口的子接口，它代表一個雙向列表，Deque接口里定義了一些可以雙向操作隊列的方法：

• void addFirst(Object e)：將制定元素插入該雙向隊列的開頭。
• void addLast(Object e)：將制定元素插入該雙向隊列的末尾。
• Iterator descendingIterator()：返回以該雙向隊列對應的迭代器，該迭代器將以逆向順序來迭代隊列中的元素。
• Object getFirst()：獲取、但不刪除雙向隊列的第一個元素。
• Object getLast(): 獲取、但不刪除雙向隊列的最后一個元素。
• boolean offerFirst(Object e): 將指定的元素插入該雙向隊列的開頭。
• boolean offerLast(Object e): 將指定的元素插入該雙向隊列的末尾。
• Object peekFirst(): 獲取、但不刪除該雙向隊列的第一個元素：如果此雙端隊列為空，則返回null。
• Object peekLast()：獲取、但不刪除該雙向隊列的最后一個元素：如果此雙端隊列為空，則返回null。
• Object pollFirst()：獲取、並刪除該雙向隊列的第一個元素：如果此雙端隊列為空，則返回null。
• Object pollLast()：獲取、並刪除該雙向隊列的最后一個元素：如果此雙端隊列為空，則返回null。
• Object pop()：pop出該雙向隊列所表示的棧中第一個元素。
• void push(Object e):將一個元素push進該雙向隊列所表示的棧中（即該雙向隊列的頭部）。
• Object removerFirst()：獲取、並刪除該雙向隊列的最后一個元素。
• Object removeFirstOccurrence(Object o)：刪除該雙向隊列的第一次的出現元素o。
• Object removeLast():獲取、並刪除該雙向隊列的最后一個元素。
• Object removeLastOccurrence(Object o)：刪除該雙向隊列的最后一次出現的元素o。

從上面方法中可以看出，LinkedList不僅可以當成雙向隊列使用，也可以當成“棧”使用。同時，LinkedList實現了List接口，所以還被當成List使用。

程序示例：

public class TestLinkedList { public static void main(String[] args) { LinkedList books = new LinkedList(); //將字符串元素加入隊列的尾部
        books.offer("Struts2權威指南"); //將一個字符串元素入棧
        books.push("輕量級J2EE企業應用實戰"); //將字符串元素添加到隊列的頭部
        books.offerFirst("ROR敏捷開發最佳實踐"); for (int i = 0; i < books.size() ; i++ ) { System.out.println(books.get(i)); } //訪問、並不刪除隊列的第一個元素
 System.out.println(books.peekFirst()); //訪問、並不刪除隊列的最后一個元素
 System.out.println(books.peekLast()); //采用出棧的方式將第一個元素pop出隊列
 System.out.println(books.pop()); //下面輸出將看到隊列中第一個元素被刪除
 System.out.println(books); //訪問、並刪除隊列的最后一個元素
 System.out.println(books.pollLast()); //下面輸出將看到隊列中只剩下中間一個元素：輕量級J2EE企業應用實戰
 System.out.println(books); } }

程序運行結果：

ROR敏捷開發最佳實踐
輕量級J2EE企業應用實戰
Struts2權威指南
ROR敏捷開發最佳實踐
Struts2權威指南
ROR敏捷開發最佳實踐
[輕量級J2EE企業應用實戰, Struts2權威指南]
Struts2權威指南
[輕量級J2EE企業應用實戰]

說明：程序中示范了LinkedList作為雙向隊列、棧和List集合的用法。LinkedList與ArrayList、Vector的實現機制完全不同，ArrayList、Vector內部以數組的形式來保存集合中的元素，因此隨機訪問集合元素上有較好的性能；而LinkedList內部以鏈表的形式來保存集合中的元素，因此隨機訪問集合時性能較差，但在插入、刪除元素時性能非常出色（只需改變指針所指的地址即可）。Vector因實現了線程同步功能，所以各方面性能有所下降。

 

關於使用List集合的幾點建議：

• 如果需要遍歷List集合元素，對應ArrayList、Vector集合，則應該使用隨機訪問方法（get）來遍歷集合元素，這樣性能更好。對應LinkedList集合，則應采用迭代器（Iterator）來遍歷集合元素。
• 如果需要經常執行插入、刪除操作來改變Lst集合大小，則應該使用LinkedList集合，而不是ArrayList。
• 如果多條線程需要同時訪問List集合中的元素，可以考慮使用Vector這個同步實現。