Java中的List接口（非常详细）

Java 中的 List 接口是 Collection 接口的子接口，实现一种顺序表的数据结构，有时也称为有序列表。

存放在 List 中的所有元素都有一个下标（从 0 开始），可以通过下标访问 List 中的元素。List 中可以包含重复元素。List 接口及其实现类的层次结构如下图所示。

图 1 List 接口及其实现类的层次结构

List 接口除了继承 Collection 的方法外，还定义了一些自己的方法。使用这些方法可以实现定位访问、查找、链式迭代和范围查看。

List 接口的定义如下：

public interface List<E> extends Collection<E> {
    // 定位访问
    E get(int index);
    E set(int index, E element);
    boolean add(E element);
    void add(int index, E element);
    E remove(int index);
    abstract boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c);
    // 查找
    int indexOf(Object o);
    int lastIndexOf(Object o);
    // 迭代
    ListIterator<E> listIterator();
    ListIterator<E> listIterator(int index);
    // 范围查看
    List<E> subList(int from, int to);
}

在集合框架中，实现列表接口（List<E>）的是 ArrayList 类和 LinkedList 类。这两个类定义在 java.util 包中。

ArrayList 类通过数组方式实现，相当于可变长度的数组。LinkedList 类则通过链表结构来实现。这两个类的实现方式不同，使得相关操作方法的代价也不同。一般说来，若对一个列表结构的开始和结束处有频繁地添加和删除操作时，选用 LinkedList 类所实例化的对象表示该列表。

Java ArrayList类

ArrayList 类是最常用的实现类，通过数组实现的集合对象。

ArrayList 类实际上实现了一个变长的数组，其元素可以动态地增加和删除。它的定位访问时间是常量时间。

ArrayList 类的构造方法如下：

ArrayList(): 创建一个空的数组列表对象。
ArrayList(Collection c): 用集合 c 中的元素创建一个数组列表对象。
ArrayList(int initialCapacity): 创建一个空的数组列表对象，并指定初始容量。

【实例 1】创建一个 ArrayListDemo 类，在其中创建一个 ArrayList 类集合，向集合中添加元素，然后输出所有元素。

import java.util.*;

public class ArrayListDem {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
        list.add("collection");
        list.add("list");
        list.add("ArrayList");
        list.add("LinkedList");
        for (String s : list)
            System.out.println(s);
        list.set(3, "ArrayList");
        System.out.println("修改下标为 3 的元素后，列表中元素为：");
        for (String s : list)
            System.out.println(s);
    }
}

程序执行结果为：

collection
list
ArrayList
LinkedList
修改下标为 3 的元素后，列表中元素为：
collection
list
ArrayList
ArrayList

Java LinkedList类

如果需要经常在 List 类接口的头部添加元素，在 List 类接口的内部删除元素，就应该考虑使用 LinkedList 类。这些操作在 LinkedList 类中是常量时间，在 ArrayList 类中是线性时间。但定位访问在 LinkedList 类中是线性时间，而在 ArrayList 类中是常量时间。

LinkedList 类的构造方法如下：

LinkedList(): 创建一个空的链表。
LinkedList(Collection c): 用集合 c 中的元素创建一个链表。

通常利用 LinkedList 类对象表示一个堆栈（stack）或队列（queue）。对此 LinkedList 类中特别定义了一些方法，而这是 ArrayList 类所不具备的。这些方法用于在列表的开始和结束处添加和删除元素，其方法定义如下：

public void addFirst(E element): 将指定元素插入此列表的开头；
public void addLast(E element): 将指定元素添加到此列表的结尾；
public E removeFirst(): 移除并返回此列表的第一个元素；
public E removeLast(): 移除并返回此列表的最后一个元素。

【实例 2】创建类 LinkedListDemo，在其中创建一个 LinkedList 类集合，对其进行各种操作。

import java.util.LinkedList;

public class LinkedListDemo {
    public static void main(String[] args) {
        LinkedList<String> queue = new LinkedList<String>();
        queue.addFirst("set");
        queue.addLast("HashSet");
        queue.addLast("TreeSet");
        queue.addFirst("List");
        queue.addLast("ArrayList");
        queue.addLast("LinkedList");
        queue.addLast("map");
        queue.addFirst("collection");
        System.out.println(queue);
        queue.removeLast();
        queue.removeFirst();
        System.out.println(queue);
    }
}

程序执行结果为：

[collection, List, set, HashSet, TreeSet, ArrayList, LinkedList, map]
[List, set, HashSet, TreeSet, ArrayList, LinkedList]

Java中的List接口（非常详细）

Java ArrayList类

Java LinkedList类

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