Java集合系列之List介面
List是一個有序的佇列，每一個元素都有它的索引。第一個元素的索引值是0。List的實現類有LinkedList, ArrayList, Vector, Stack。
List抽象資料型別:
ADT List Data 線性表的元素集合為{a1,a2,a3,a4....an},資料型別都是DataType.線性表的元素可以重複，並且可以插入null。 Operations（僅定義邏輯方法，與JDK方法不保持一致） InitList(); 初始化操作，建立一個空線性表。 ListEmpty(); 判斷線性表是否為空，返回布林值。 AddElement(DataType d,I i); 線上性表的位置i插入元素d。 GetElement(I i); 獲取線性表在位置i的元素。 LocateElement(DataType d); 獲取元素d線上性表的位置。 RemoveElement(DataType d);/RemoveElement(I i); 移除元素d(在位置i的元素)。 ClearList(); 清空線性表。 ListLength(); 線性表的大小。
List介面繼承於Collection介面，它可以定義一個允許重複的有序集合。因為List中的元素是有序的，所以我們可以通過使用索引（元素在List中的位置，類似於陣列下標）來訪問List中的元素，這類似於Java的陣列。
方法剖析
- add (E e) 向列表內新增指定元素
- add(int index.E e) 向集合指定位置新增元素
- addAll(Collection<？ extends E> c) addAll(int index, Collection<？ extends E> c) 向集合內(指定位置 index)新增另一集合的全部元素
- get(int index)獲取指定位置的元素
- clear() 清空集合，可用於多次使用單個集合物件，節省資源
- contains(Object o) 判斷是否還有某個物件
- containsAll(Collection<？> c) 判斷是否含有集合c的所有元素
- parallelStream() java8新特性，使用fork/join框架自動並行處理
- remove(Object o) 移除集合中的一個元素
- removeAll(Collection<？> c) 移除集合含有的集合c中的所有元素
- removeIf(Predicate<？ super E> filter) 底層迭代呼叫Predicate的test方法。Predicate函式式介面主要用提供test()方法，該方法返回一個布林變數
- spliterator() 並行迭代器
- stream() 返回集合的流資源，用於函式式運算
- toArray() 轉換成陣列
- toArray(T[] a) 將集合轉換成對應物件型別的陣列
- sort(Comparator<？ super E> c) 使用函數語言程式設計對列表進行排序,排序通過
Arrays.sort()實現 - subList(int fromIndex, int toIndex) 獲取子列表
- retainAll(Collection<？> c) 移除除c元素的所有其他元素
- replaceAll(UnaryOperator
List介面為Collection子介面。List所代表的是有序的Collection，即它用某種特定的插入順序來維護元素順序。使用者可以對列表中每個元素的插入位置進行精確地控制，同時可以根據元素的整數索引（在列表中的位置）訪問元素，並搜尋列表中的元素。實現List介面的集合主要有：ArrayList、LinkedList、Vector、Stack
ArrayList是一個動態陣列，也是我們最常用的集合。它允許任何符合規則的元素插入甚至包括null。每一個ArrayList都有一個初始容量（10），該容量代表了陣列的大小。隨著容器中的元素不斷增加，容器的大小也會隨著增加。在每次向容器中增加元素的同時都會進行容量檢查，當快溢位時，就會進行擴容操作(自動擴容機制）。所以如果我們明確所插入元素的多少，最好指定一個初始容量值，避免過多的進行擴容操作而浪費時間、效率。
size、isEmpty、get、set、iterator 和 listIterator 操作的演算法複雜度。add 操作以分攤的固定時間執行，也就是說，新增 n 個元素需要 O(n) 時間（由於要考慮到擴容，所以這不只是新增元素會帶來分攤固定時間開銷那樣簡單）。
ArrayList擅長於隨機訪問。同時ArrayList是非同步的。
如果多執行緒訪問ArrayList，可以建立一個執行緒安全的ArrayList:
List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(...));
ArrayList抽象資料型別：
ADT ArrayList
Data 資料集合為{a1,a2,a3....,an},元素的儲存順尋和放進去的順序保持一致，底層資料放在一個Object[]陣列中,
具有一個容量CAPACITY，當新增元素時，會先檢查容量，如果容量不足，執行自動擴容操作。
Operatons（僅定義邏輯方法，與JDK方法不保持一致）
InitList(); 初始化操作，建立一個空線性表。
InitList(n); 初始化操作，建立一個容量為n的陣列。
InitList(Collection c);初始化操作，使用Collection的元素建立一個新的陣列表，兩者的DataType必須一致。
ListEmpty(); 判斷線性表是否為空，返回布林值。
AddElement(DataType d,I i); 線上性表的位置i插入元素d。
GetElement(I i); 獲取線性表在位置i的元素。
LocateElement(DataType d); 獲取元素d線上性表的位置。
RemoveElement(DataType d);/RemoveElement(I i); 移除元素d(在位置i的元素)。
SetElement(DataType d,I i); 將位置i的元素設定為d;
ClearList(); 清空線性表。
ListLength(); 線性表的大小。方法剖析
add (E e) 向集合內新增指定元素，ArrayList具有自動擴容機制，當新增元素時，會自動擴充套件ArrayList內部儲存資料的elementData陣列大小,
最大儲存容量為int的儲存範圍(<= 2147483647),並將新元素放於陣列的尾部(有序儲存)
add(int index, E element) 底層實現使用了System.arraycopy,新增新元素到陣列列表，預設新增到陣列的最後
addAll(Collection<？ extends E> c) addAll(int index, Collection<？extends E> c) 向集合內新增另一集合的全部元素，同樣使用自動擴容機制.由於底層實現使用了System.arraycopy,基於淺複製（複製的是物件的引用，改變任何一個物件都會影響另一個），所以是執行緒不安全的.
get(int index)獲取指定位置的元素
clear() 迴圈設定底層儲存陣列elementData[]為null，最後設定ArryList陣列size為0.會設定++modCount，用於保證迭代器執行緒安全.
contains(Object o) 判斷是否含有某個物件，底層實現為呼叫indexOf(Object var1),如果對應的索引值大於等於0，則含有該物件
containsAll(Collection<？> c) 判斷是否含有集合c的所有元素，底層實現為迴圈呼叫contains(Object o).由ArrayList的父類AbstractList的父類AbstractCollection實現，ArrayList直接呼叫父類方法.
parallelStream() 使用Fork/Join框架並行執行任務,涉及到執行緒池和工作竊取演算法
remove(int index) 底層使用System.arraycopy，將index之後的子陣列全部前移一位
remove(Object o) 遍歷底層陣列，找到對應的元素後呼叫remove(int index)移除元素
removeAll(Collection<？> c)移除集合含有的集合c中的所有元素，底層實現為使用contains(Object o)遍歷，移除兩個集合的交集。演算法複雜度為O(m*n),當資料量較大時，會影響效能。優化可參考：Java中ArrayList的removeAll方法詳解
removeIf(Predicate<？super E> filter) 底層迭代呼叫Predicate的test方法。Predicate函式式介面主要用提供test()方法，該方法返回一個布林變數。Collection介面已經實現，直接呼叫。
spliterator() 並行迭代器
stream() 返回集合的流資源，用於函式式運算
toArray() 轉換成陣列
toArray(Collection<？extends E> c) 將集合轉換成Object物件型別的陣列
subList(int fromIndex, int toIndex) 獲取子列表,由父類AbstractSequentialList實現
同樣實現List介面的LinkedList與ArrayList不同，ArrayList是一個動態陣列，而LinkedList是一個雙向連結串列。所以它除了有ArrayList的基本操作方法外還額外提供了get，remove，insert方法在LinkedList的首部或尾部。
由於實現的方式不同，LinkedList不能隨機訪問，它所有的操作都是要按照雙重連結串列的需要執行。在列表中索引的操作將從開頭或結尾遍歷列表（從靠近指定索引的一端）。這樣做的好處就是可以通過較低的代價在List中進行插入和刪除操作。
與ArrayList一樣，LinkedList也是非同步的。如果多個執行緒同時訪問一個List，則必須自己實現訪問同步。一種解決方法是在建立List時構造一個同步的List：
List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));
LinkedList抽象資料型別
ADT LinkedList
Data 線性連結串列的資料物件集合為{a1,a2,...an},每個元素的型別均為DataType。
除了第一個元素外，每一個元素有且僅有一個直接前驅元素，除最後一個元素外，每個元素有且僅有一個直接後繼元素。
Operations
initList()初始化操作
listEmpty()判斷線性表是否為空
clearList()清空線性表
contains(DataType d)是否包含某個元素
getElement(I i)將第i個位置的值返回給e
locateElement(DataType e)線上性表中查詢與e相同的值的位置
insert(DataTypy e)插入元素到線性表，預設插入到列表的最後位置
listInsert(Ii,DataType e) 插入操作,線上性表的第i個位置插入新元素
delete(DataType e) 刪除操作
iteratorList()遍歷連結串列方法剖析
add (E e) 向集合內新增指定元素，預設將新元素新增到連結串列的末端
add(int index, E element) 將元素插入到連結串列對應的位置，改變其前驅和後驅元素，將新元素加入
addAll(Collection<？extends E> c) addAll(int index, Collection<？extends E> c) 向集合內新增另一集合的全部元素，同樣使用自動擴容機制.由於底層實現使用了System.arraycopy,基於淺複製（複製的是物件的引用，改變任何一個物件都會影響另一個），所以是執行緒不安全的.
addFirst(E e) 將元素新增到連結串列的起始位置
addLast(E e) 將元素新增到連結串列的末尾位置
get(int index)獲取指定位置的元素，底層實現為遍歷連結串列，時間複雜度為O(n)，遠大於ArrayList的O(1)
linkFirst(E e) 將新元素新增到連結串列的首端
linkLast(E e) 將新元素新增到連結串列的末端
linkBefore(E e, Node
Vector
與ArrayList相似，但是Vector是同步的。所以說Vector是執行緒安全的動態陣列。它的操作與ArrayList幾乎一樣。但是Vector由於使用了synchronized標識所有的方法，所以效能上沒有ArrayList高。
Stack
抽象元素型別
ADT Stack
Data 棧的資料集合為{a1,a2,a3....an},每個元素的型別均為DataType。
棧具有後進先出的特性last-in-first-out (LIFO),後進的元素先出棧。
Operations
InitStack(); 初始化一個空棧
ClearStack(); 清空棧
StackEmpty(); 判斷當前棧是否為空
push(); 將元素壓入棧
pop(); 將棧頂元素出棧Stack繼承自Vector，實現一個後進先出的堆疊，底層是一個數組。Stack提供5個額外的方法使得Vector得以被當作堆疊使用。基本的push和pop 方法，還有peek方法得到棧頂的元素，empty方法測試堆疊是否為空，search方法檢測一個元素在堆疊中的位置。Stack剛建立後是空棧。
[1]: 搞懂 Java ArrayList 原始碼
[2]: java集合框架綜述