第三十一講 集合框架——List介面
阿新 • • 發佈：2018-11-29
List介面概述
Collection介面有兩個子介面：List(列表)、Set(集)，本文我們先重點學習List(列表)介面。查閱API，檢視List的介紹，我們可以發現以下這些話語：
有序的collection（也稱為序列）。此介面的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。使用者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。與set不同，列表通常允許重複的元素。
看完API，我們總結一下：
- List介面是一個元素存取有序的集合。注意：有序指的是存入的順序和取出的順序一致。例如，存元素的順序是11、22、33，那麼集合中元素的儲存就是按照11、22、33的順序完成的；
- List介面是一個帶有索引的集合。通過索引就可以精確的操作集合中的元素（與陣列的索引是一個道理）；
- 集合中可以有重複的元素。通過元素的equals方法，來比較是否為重複的元素。
List介面中的常見方法
我們已學完Collection介面的大部分方法，List介面中同樣有這些方法，所以就不必重複了。現在我們將重點放在List介面中的特有方法上，它的特有方法都是圍繞索引定義的。List介面支援增刪改查，如下：
現在我們演示List介面中的特有方法。
package cn.liayun.list.demo;
import java.util.ArrayList; List介面特有的迭代器——ListIterator
現在我們來思考這樣一個問題：在迭代過程中，準備新增或者刪除元素。例如，在List集合迭代元素中，對元素進行判斷，一旦條件滿足就新增一個新元素。
package cn.liayun.list.demo;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class ListIteratorDemo {
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
list.add("abc1");
list.add("abc2");
list.add("abc3");
list.add("abc4");
//希望在遍歷的過程中，如何遍歷到"abc2"，新增一個元素"haha"
for (Iterator it = list.iterator(); it.hasNext();) {
Object obj = it.next();
if (obj.equals("abc2")) {
list.add("haha");//java.util.ConcurrentModificationException，
//迭代過程中，使用了集合物件同時對元素進行操作，導致了迭代的不確定性。引發了該異常。
//解決思想：在迭代過程中，想要執行一些操作，使用迭代器的方法就可以了。
}
System.out.println(obj);
}
}
}
執行上述程式碼發生了異常——java.util.ConcurrentModificationException[併發修改異常]，這是什麼原因呢？這是因為在使用迭代器或者增強for迴圈遍歷集合的時候，再呼叫集合的方法修改集合的長度（新增和刪除），就會發生併發修改異常。也可以這樣說，在迭代過程中，使用了集合的方法對元素進行操作，會導致迭代器並不知道集合中的變化，容易引發資料的不確定性。注意：併發修改異常是由next()方法丟擲的。
併發修改異常的原始碼分析
雖然我們知道其原因了，但是要想知道其更深層次的原因，還得看原始碼，下面跟著我一起去看看原始碼吧！
ArrayList集合中有一個成員變數modCount(該成員變數在其父介面AbstractList中)，它用來記錄集合長度修改的次數，每次修改集合的長度，這個變數就會增長。
迭代器有一個成員變數expectedModCount，它是預期被修改的值，它的初始值是被修改的值。
迭代器的next()方法原始碼截圖：
點選進入checkForComodification()該方法裡面去，檢視其原始碼。
該方法比較預期修改的次數和修改的次數是不是相等，如果不相等，就丟擲併發修改異常。所以，在迭代時，不可以通過集合物件的方法操作集合中的元素，因為會發生併發修改異常(ConcurrentModificationException)。
ListIterator介面的listIterator()方法
綜上，在迭代時，只能用迭代器的方法操作元素，可是Iterator的方法是有限的，只能對元素進行判斷，取出，刪除的操作，如果想要其他的操作如新增，修改等，就需要使用其子介面ListIterator(List集合特有的迭代器)，該介面只能通過List集合的listIterator方法獲取。
package cn.liayun.list.demo;
import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
import java.util.ListIterator;
public class ListIteratorDemo {
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
list.add("abc1");
list.add("abc2");
list.add("abc3");
list.add("abc4");
/*
//希望在遍歷的過程中，如何遍歷到"abc2"，新增一個元素"haha"
for (Iterator it = list.iterator(); it.hasNext();) {
Object obj = it.next();
if (obj.equals("abc2")) {
list.add("haha");//java.util.ConcurrentModificationException，
//迭代過程中，使用了集合物件同時對元素進行操作，導致了迭代的不確定性。引發了該異常。
//解決思想：在迭代過程中，想要執行一些操作，使用迭代器的方法就可以了。
}
System.out.println(obj);
}
*/
//使用List集合的特有迭代器ListIterator來實現，通過List集合的方法listIterator()方法獲取該迭代器物件。
//ListIterator介面可以實現在迭代過程中的增刪改查。
for (ListIterator it = list.listIterator(); it.hasNext();) {
Object obj = it.next();
if (obj.equals("abc2")) {
it.add("haha");
}
}
System.out.println(list);
}
}
List集合儲存資料的結構
List介面下有很多個集合，它們儲存元素所採用的結構方式是不同的，這樣就導致了這些集合有它們各自的特點，供給我們在不同的環境下進行使用。資料儲存的常用結構有：堆疊、佇列、陣列、連結串列。我們分別來了解一下：
堆疊
採用該結構的集合，對元素的存取有如下的特點：
佇列
採用該結構的集合，對元素的存取有如下的特點：
陣列
採用該結構的集合，對元素的存取有如下的特點：
連結串列
採用該結構的集合，對元素的存取有如下的特點：
List介面的具體子類
List集合的具體子類還蠻有幾個，子類之所以區分，就是因為其內部的資料結構(儲存資料的方式)不同。
ArrayList
ArrayList底層使用的是陣列結構，所以它可以儲存重複的元素。
ArrayList去除重複元素(集合中元素是字串)方式一
例，定義功能，請去除ArrayList集合中的重複元素(集合中元素是字串)。
package cn.liayun.list.test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class ArrayListTest2 {
public static void main(String[] args) {
/*
* 練習1，定義功能，請去除ArrayList集合中的重複元素。
*/
List list = new ArrayList();
list.add("abc1");
list.add("abc4");
list.add("abc2");
list.add("abc1");
list.add("abc4");
list.add("abc4");
list.add("abc2");
list.add("abc1");
list.add("abc4");
list.add("abc2");
System.out.println(list);
singleElement(list);
System.out.println(list);
}
/**
* 定義功能。去除重複元素
*/
public static void singleElement(List list) {
//選擇排序
for (int x = 0; x < list.size() - 1; x++) {
Object obj_x = list.get(x);
for (int y = x + 1; y < list.size(); y++) {
if (obj_x.equals(list.get(y))) {
list.remove(y);
y--;
}
}
}
}
}
這種解決方式其實有點類似於選擇排序，不是嗎？下面我們來看去除重複元素的第二種解決方式。
ArrayList去除重複元素(集合中元素是字串)方式二
package cn.liayun.list.test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class ArrayListTest2 {
public static void main(String[] args) {
/*
* 練習1，定義功能，請去除ArrayList集合中的重複元素。
*/
List list = new ArrayList();
list.add("abc1");
list.add("abc4");
list.add("abc2");
list.add("abc1");
list.add("abc4");
list.add("abc4");
list.add("abc2");
list.add("abc1");
list.add("abc4");
list.add("abc2");
System.out.println(list);
singleElement2(list);
System.out.println(list);
}
/**
* 去除重複元素方式二。
* 思路：
* 1，最後唯一性的元素，可以先定義一個容器用於儲存這些唯一性的元素。
* 2，對原有的容器進行元素的獲取，併到臨時容器中去判斷是否存在，容器本身就有這個功能，判斷元素是否存在
* 3，存在就不儲存，不存在就儲存。
* 4，遍歷完原容器後，臨時容器中儲存的就是唯一性的元素了。
*/
public static void singleElement2(List list) {
//1，定義一個臨時容器
List temp = new ArrayList();
//2，遍歷原容器
for (Iterator it = list.iterator(); it.hasNext();) {
Object obj = (Object) it.next();
//3，在臨時容器中判斷遍歷到的元素是否存在
if (!temp.contains(obj)) {
//4，如果不存在，就儲存到臨時容器中
temp.add(obj);
}
}
//5，將原容器清空
list.clear();
//6，將臨時容器中的元素都儲存到原容器當中
list.addAll(temp);
}
}
ArrayList去除重複的自定義元素
例，將自定義物件作為元素存到ArrayList集合中，並去除重複元素。比如：存人物件。同姓名同年齡，視為同一個人，為重複元素。
思路：
- 對Person類進行描述，將資料封裝到人物件中；
- 定義容器物件，將多個Person物件儲存到集合中；
- 去除同姓名同年齡的Person物件(重複元素)；
- 取出集合中的Person物件。
package cn.liayun.domain;
public class Person {
private String name;
private int age;
public Person() {
super();
}
public Person(String name, int age) {
super();
this.name = name;
this.age = age;
}
public String getName() {
return name;
}
public void setName(String name) {
this.name = name;
}
public int getAge() {
return age;
}
public void setAge(int age) {
this.age = age;
}
/**
* 建立Person類自己的判斷物件是否相同的依據，必須要覆蓋Object類中的equals方法。
*/
public boolean equals(Object obj) {
//為了提高效率，如果比較的物件是同一個，直接返回true
if (this == obj) {
return true;
}
// System.out.println(this + "......" + obj);
if (!(obj instanceof Person)) {
throw new ClassCastException("型別錯誤");
}
Person p = (Person)obj;
return this.name.equals(p.name) && this.age == p.age;
}
@Override
public String toString() {
return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
}
}
注意：在Person類中必須覆蓋Object類中的equals方法，不久我們就會看到集合的contains()方法底層呼叫的就是equals()方法。
package cn.liayun.list.test;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
import cn.liayun.domain.Person;
public class ArrayListTest {
public static void main(String[] args) {
/*
* 練習：1，往ArrayList集合中儲存自定義物件。Person(name, age)
* 思路：
* 1，描述Person
* 2，定義容器物件
* 3，將多個Person物件儲存到集合當中
* 4，取出Person物件
*/
//1，建立ArrayList集合物件
List list = new ArrayList();
//2，新增Person型別的物件
Person p1 = new Person("lisi1", 21);
Person p2 = new Person("lisi2", 22);
list.add(p1);
list.add(p1);//儲存了一個地址相同的物件
list.add(p2);
list.add(new Person("lisi3", 23));
list.add(new Person("lisi1", 21));
list.add(new Person("lisi2", 22));
/*
//3，取出元素
for (Iterator it = list.iterator(); it.hasNext();) {
//it.next()：取出的元素都是Object型別的。需要用到具體物件的內容時，需要向下轉型。
Person p = (Person) it.next();
System.out.println(p.getName() + ":" + p.getAge());
}
*/
System.out.println(list);
singleElement2(list);//去除重複元素
System.out.println(list);
}
/**
* 去除重複元素方式二。
* 思路：
* 1，最後唯一性的元素，可以先定義一個容器用於儲存這些唯一性的元素。
* 2，對原有的容器進行元素的獲取，併到臨時容器中去判斷是否存在，容器本身就有這個功能，判斷元素是否存在
* 3，存在就不儲存，不存在就儲存。
* 4，遍歷完原容器後，臨時容器中儲存的就是唯一性的元素了。
*/
public static void singleElement2(List list) {
//1，定義一個臨時容器
List temp = new ArrayList();
//2，遍歷原容器
for (Iterator it = list.iterator(); it.hasNext();) {
Object obj = (Object) it.next();
//3，在臨時容器中判斷遍歷到的元素是否存在
if (!temp.contains(obj)) {
//4，如果不存在，就儲存到臨時容器中
temp.add(obj);
}
}
//5，將原容器清空
list.clear();
//6，將臨時容器中的元素都儲存到原容器當中
list.addAll(temp);
}
}
通過以上示例，說明contains()底層用的是equals()。
結論
List集合判斷元素是否相同，依據的是元素的equals方法。
LinkedList
底層資料結構是連結串列，查詢慢，增刪快，執行緒不安全，效率高。
LinkedList中的特有方法
實際開發中對一個集合元素的新增與刪除經常涉及到首尾操作，而LinkedList提供了大量首尾操作的方法，如下：
| 方法宣告 | 功能描述 |
|---|---|
| public void addFirst(E e) | 將指定元素插入此列表的開頭 |
| public void addLast(E e) | 將指定元素插入此列表的結尾 |
| public E getFirst() | 獲取集合的第一個元素 |
| public E getLast() | 獲取集合的最後一個元素 |
| public E removeFirst() | 刪除集合的第一個元素 |
| public E removeLast() | 刪除集合的最後一個元素 |
package cn.liayun.list.linkedlist;
import java.util.LinkedList;
import java.util.List;
public class LinkedListDemo {
public static void main(String[] args) {
//1，建立一個連結串列物件，演示xxxFirst、xxxLast方法
LinkedList link = new LinkedList();
//2，新增方法
link.addFirst("abc1");
link.addFirst("abc2");
link.addFirst("abc3");
//3，獲取元素
// System.out.println(link.getFirst());
// System.out.println(link.getFirst());
//4，刪除元素
// System.out.println(link.removeFirst());
// System.out.println(link.removeFirst());
//取出link中所有元素
while (!link.isEmpty()) {
System.out.println(link.removeLast());
}
}
}
面試題：LinkedList實現一個堆疊或者佇列資料結構
package cn.liayun.list.linkedlist;
import java.util.LinkedList;
public class LinkedListTest {
public static void main(String[] args) {
/*
* 練習：請通過LinkedList實現一個堆疊或者佇列資料結構。
* 堆疊：先進後出，First In Last Out(FILO)
* 佇列：先進先出，Fisrt In First Out(FIFO)
*/
//1，建立自定義的佇列物件
MyQueue q