Java集合(二):List列表
在上一节中,介绍了Java集合的总体情况。从这节開始,将介绍详细的类。这里不单单介绍类的使用方法。还会试图从源代码的角度分析类的实现。这一节将介绍List接口及实现类。即列表中的链表LinkedList和数组列表ArrayList。
1 List接口及抽象类
List接口扩展自Collection接口,这个接口设计了一些适合列表操作的方法。List是一个有序集合。元素能够加入到容器中某个特定的位置。
使用javac编译List.java源代码后,能够使用javap反编译源代码获得接口的详细信息。例如以下是调用后的结果:
Compiled from "List.java"
public interface java.util.List<E> extends java.util.Collection<E> {
public abstract int size();
public abstract boolean isEmpty();
public abstract boolean contains(java.lang.Object);
public abstract java.util.Iterator<E> iterator();
public abstract java.lang.Object[] toArray();
public abstract <T> T[] toArray(T[]);
public abstract boolean add(E);
public abstract boolean remove(java.lang.Object);
public abstract boolean containsAll(java.util.Collection<?>);
public abstract boolean addAll(java.util.Collection<? extends E>);
public abstract boolean addAll(int, java.util.Collection<? extends E>);
public abstract boolean removeAll(java.util.Collection<?>);
public abstract boolean retainAll(java.util.Collection<?>);
public void replaceAll(java.util.function.UnaryOperator<E>);
public void sort(java.util.Comparator<? super E>);
public abstract void clear();
public abstract boolean equals(java.lang.Object);
public abstract int hashCode();
public abstract E get(int);
public abstract E set(int, E);
public abstract void add(int, E);
public abstract E remove(int);
public abstract int indexOf(java.lang.Object);
public abstract int lastIndexOf(java.lang.Object);
public abstract java.util.ListIterator<E> listIterator();
public abstract java.util.ListIterator<E> listIterator(int);
public abstract java.util.List<E> subList(int, int);
public java.util.Spliterator<E> spliterator();
}
List接口提供了这些方法,大部分是Abstract的,但也有一部分不是,这部分方法是JDK 1.8 新增的default方法。比方sort方法。
List接口提供了随机訪问方法,比方get(int)方法,可是List并无论这些方法都某个特定的实现是否高效。
为了避免运行成本较高的随机訪问操作,Java SE 1.4 引入了一个标记接口RandomAccess。
这个接口没有不论什么方法,但能够用来检測一个特定的集合是否支持高效的随机訪问:
if(c instanceof RandomAccess)
{
use random access algorighm
}
else
{
use sequential access algorithm
}
ArrayList就实现了这个接口。
List接口中的例行方法在抽象类AbstractList中实现了,这样就不须要在详细的类中实现,比方isEmpty方法和contains方法等。
这些例行方法比較简单。含义也明显。对于随机訪问元素的类(比方ArrayList),优先继承这个抽象类。
在AbstractList抽象类中。有一个重要的域。叫modCount:
protected transient int modCount = 0;
这个域能够用来跟踪列表结构性改动的次数,什么是结构性改动呢?就是改变列表长度的改动,比方添加、删除等。
对于仅仅改动某个节点的值不算结构性改动。
这个域在后面的迭代器中很实用。
迭代器能够使用这个域来检測并发改动问题,这个问题会在LinkedList类中介绍。
抽象类AbstractSequentialList实现了List接口中的一些方法,对于顺序訪问元素的类(比方LinkedList),优先继承这个抽象类。
2 链表:LinkedList
链表是一个大家很熟悉的数据结构。
链表攻克了数组列表插入和删除元素效率太低的问题,链表的插入和删除就很高效。
链表将每一个对象存放在独立的节点中。
Java中的LinkedList链表,每一个节点除了有后序节点的引用外,另一个前序节点的引用,也就是说。LinkedList是一个双向链表。
LinkedList类有三个域,各自是大小、头结点和尾节点:
transient int size;
transient Node<E> first;
transient Node<E> last;
还有两个构造器,一个无參构造器和一个含參构造器:
public java.util.LinkedList();
public java.util.LinkedList(java.util.Collection<? extends E>);
当中无參构造器构造一个空的链表,含參构造器依据传进来的一个集合构造一个链表。
2.1 Node<E>内部类
LinkedList类中,定义了一个Node<E>内部类来表示一个节点。
这个类的定义例如以下:
private static class Node<E> {
E item;
Node<E> next;
Node<E> prev; Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
这是一个静态内部类,也没有对外部的引用。这个类有三个域:值。前序节点的引用,后序节点的引用,也有一个构造方法。定义非常easy。
假设要创建一个Node节点,能够这样:
Node<E> node=new Node<>(pre,item,next);
当中,pre和next各自是前序节点和后序节点的引用。
2.2 链表操作的基本方法
既然是链表。就少不了链表节点的加入与删除。
在LinkedList类中,提供了六个主要的链表操作的方法。这些方法都对链表的结构进行改动,因此会改变AbstractList类中的modCount域,这六个方法例如以下:
private void linkFirst(E);//在链表头部加入给定值的节点作为头结点
void linkLast(E);//在链表尾部加入一个给定值的节点作为尾节点
void linkBefore(E, java.util.LinkedList$Node<E>);//在给定的节点前插入一个节点
private E unlinkFirst(java.util.LinkedList$Node<E>);//删除头结点。并返回头结点的值
private E unlinkLast(java.util.LinkedList$Node<E>);//删除尾节点,并返回尾节点的值
E unlink(java.util.LinkedList$Node<E>);//删除给定的节点
这些方法都是私有的(或包内私有的)。因此能够称为工具方法,LinkedList类中的全部结构性改动操作都是基于这六个方法实现的。
这六个方法都是链表的基本操作。代码比較简单。只是给出实现能够看看源代码实现者的写法,对于自己编程还是有帮助的:
/**
* Links e as first element.
*/
private void linkFirst(E e) {
final Node<E> f = first;
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
first = newNode;
if (f == null)
last = newNode;
else
f.prev = newNode;
size++;
modCount++;
} /**
* Links e as last element.
*/
void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last;
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
last = newNode;
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
} /**
* Inserts element e before non-null Node succ.
*/
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// assert succ != null;
final Node<E> pred = succ.prev;
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
succ.prev = newNode;
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
size++;
modCount++;
} /**
* Unlinks non-null first node f.
*/
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
// assert f == first && f != null;
final E element = f.item;
final Node<E> next = f.next;
f.item = null;
f.next = null; // help GC
first = next;
if (next == null)
last = null;
else
next.prev = null;
size--;
modCount++;
return element;
} /**
* Unlinks non-null last node l.
*/
private E unlinkLast(Node<E> l) {
// assert l == last && l != null;
final E element = l.item;
final Node<E> prev = l.prev;
l.item = null;
l.prev = null; // help GC
last = prev;
if (prev == null)
first = null;
else
prev.next = null;
size--;
modCount++;
return element;
} /**
* Unlinks non-null node x.
*/
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
final E element = x.item;
final Node<E> next = x.next;
final Node<E> prev = x.prev; if (prev == null) {
first = next;
} else {
prev.next = next;
x.prev = null;
} if (next == null) {
last = prev;
} else {
next.prev = prev;
x.next = null;
} x.item = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
2.3 列表迭代器:ListIterator接口
链表是一个有序集合。每一个对象的位置十分重要。LinkedList.add方法仅仅是将节点加到尾部,然而对于链表的操作还有非常大一部分须要将节点加入到链表中间。
因为迭代器是秒数集合中的位置的。所以这样的依赖位置的加入方法将由迭代器负责。
仅仅有对自然有序的集合使用迭代器加入元素才有意义。
比方,对于无序的集合set,在Iterator接口中就没有add方法。相反的,在集合类库中提供了ListIterator接口,当中就有add方法:
interface ListIterator<E> extends Iterator<E>
{
void add(E element);
...
}
与Collection接口中的add方法不同,这种方法不返回boolean类型的值。由于它假定加入操作总是改变链表。
另外。除了hasNext和next方法,ListIterator接口还提供了以下的两个方法:
E previous();
boolean hasPrevious();
这两个方法用来反向遍历链表。previous也像next一样,返回越过的对象。
LinkedList类的listIterator方法返回一个迭代器对象:
ListIterator<String> iter=list.listIterator();
在介绍接口时我们知道。不能实例化一个接口对象。但能够声明一个接口对象然后引用一个实现了该接口的类的实例。那么listIterator方法返回的就必定是一个类的实例,而这个类也必定实现了这个接口,问题是。这个类是什么?
这个类事实上是LinkedList的一个内部类,即ListItr:
Compiled from "LinkedList.java"
class java.util.LinkedList$ListItr implements java.util.ListIterator<E> {
private java.util.LinkedList$Node<E> lastReturned;
private java.util.LinkedList$Node<E> next;
private int nextIndex;
private int expectedModCount;
final java.util.LinkedList this$0;
java.util.LinkedList$ListItr(java.util.LinkedList, int);
public boolean hasNext();
public E next();
public boolean hasPrevious();
public E previous();
public int nextIndex();
public int previousIndex();
public void remove();
public void set(E);
public void add(E);
public void forEachRemaining(java.util.function.Consumer<? super E>);
final void checkForComodification();
}
上面也是使用javap反编译的结果。能够看到。这个内部类实现了ListIterator接口,并实现了这个接口的方法。
这正是理解迭代器的关键。我们知道,迭代器能够看做是一个位置。这个位置在两个节点的中间,也就是说,对于一个大小为n的链表,迭代器的位置有n+1个:
| a | b | ...| z |
在这个样例中。链表表示26个字母,迭代器的位置就有27个。
这里也是把迭代器形象化为光标。next方法就是光标移到下一个位置,饭后返回刚刚越过的元素,同理previous也是一样。仅仅只是是左移一个位置。然后返回刚刚越过的元素。以下是这两个方法的代码:
public E next() {
checkForComodification();
if (!hasNext())
throw new NoSuchElementException(); lastReturned = next;
next = next.next;
nextIndex++;
return lastReturned.item;
} public E previous() {
checkForComodification();
if (!hasPrevious())
throw new NoSuchElementException(); lastReturned = next = (next == null) ? last : next.prev;
nextIndex--;
return lastReturned.item;
}
这两个方法首先调用checkForComodifcation方法检查并发改动问题。前面说过,AbstractList的modCount记录了链表的改动次数,而每个迭代器都通过以下的字段维护一个独立的计数器:
private int expectedModCount = modCount;
这个域初始化为类的modCount改动次数。而checkForComodification检查迭代器自己维护的计数器是否和类的modCount相等,假设不等。就会抛出一个ConcurrentModificationException。
并发改动检查通过后。会调用hasNext或hasPrevious方法检查是否有待訪问的元素。ListItr类有一个nextIndex域:
private int nextIndex;
这个域维护迭代器的当前位置。当然,对于LinkedList来说,因为迭代器指向两个元素中间,所以能够同一时候产生两个索引:nextIndex方法返回下一次调用next方法时返回元素的整数索引。previousIndex返回下一次调用previous方法时返回元素的索引,这个索引比nextIndex小1。
hasNext和hasPrevious方法就是检查nextIndex和previousIndex是否在正确范围来确实是否有待訪问元素的。
ListItr类还有两个域:
private Node<E> lastReturned;
private Node<E> next;
lastReturned用来保存上次返回的节点,next就是迭代器位置的下一个元素。也能够看做光标的下一个元素(下一个元素总是光标的右面那个元素)。调用next方法后,光标右移一位。越过next域保存的节点,然后更新这两个域的值,即刚才的next变为lastReturned,next就是再下一个元素,然后nextIndex增1。
previous相对于next操作来说相当于光标左移一位,在更新lastReturned和next时,须要考虑next是否为null。假设next为null,说明在没运行previous时。迭代器在最后一个位置,所以运行previous后。next应该是链表的尾节点last。假设next不是null,那么next更新为next的前序节点。而lastReturned为光标刚越过的元素。即如今的next节点,这时,lastReturned和next节点指向同一个元素。
ListItr类有三个能够改动链表的方法:add、remove和set。当中add和remove会改变迭代器的位置。由于这两个方法改动了链表的结构;而set方法不会改动迭代器的位置。由于它不改动链表的结构。
这三个方法的代码例如以下:
public void remove() {
checkForComodification();
if (lastReturned == null)
throw new IllegalStateException(); Node<E> lastNext = lastReturned.next;
unlink(lastReturned);
if (next == lastReturned)
next = lastNext;
else
nextIndex--;
lastReturned = null;
expectedModCount++;
} public void set(E e) {
if (lastReturned == null)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
lastReturned.item = e;
} public void add(E e) {
checkForComodification();
lastReturned = null;
if (next == null)
linkLast(e);
else
linkBefore(e, next);
nextIndex++;
expectedModCount++;
}
值得注意的是remove方法。
在每次调用remove方法后,都会将lastReturned置为null。也就是说。假设连续调用remove方法,第二次调用就会抛出一个IllegalStateException异常。
因此。remove操作必须跟在next或previous操作之后。
如今已经介绍了ListIterator接口的基本方法,能够从前后两个方向遍历链表中的元素,并能够加入、删除元素。
记住一点:链表的任何位置加入与删除节点的操作是ListIterator迭代器提供的,类本身的add方法仅仅能在结尾加入。
2.4 随机訪问
在Java类库中,还提供了很多理论上存在一定争议的方法。链表不支持高速随机訪问。假设要查看链表中的第n个元素,就必须从头開始。越过n-1个元素,没有捷径可走。鉴于这个原因。在程序须要採用整数索引訪问元素时。一般不选用链表。
虽然如此,LinkedList类还提供了一个用来訪问某个特定元素的get方法:
LinkedList<String> list=...;
String s=list.get(n);
当然,这种方法的效率不太高。
绝不应该使用这样的让人误解的随机訪问方法来遍历链表。以下的代码效率极低:
for(int i=0;i<list.size();i++)
{
dosomething with list.get(i);
}
每次查找一个元素都要从头開始又一次搜索。LinkedList对象根本不做不论什么缓存位置信息的处理。
事实上。在LinkedList类中,get方法会推断当前的位置距离头和尾哪一端更近,然后推断从左向右遍历还是从右向左遍历。
2.5 样例
以下的代码演示了LinkedList类的基本操作。
它简单的创建两个链表,将它们合并在一起,然后从第二个链表中每间隔一个元素删除一个元素。最后測试removeAll方法:
import java.util.*;
public class LinkedListTest {
public static void main(String[] args) {
List<String> a=new LinkedList<>();
a.add("A");
a.add("C");
a.add("E"); List<String> b=new LinkedList<>();
b.add("B");
b.add("D");
b.add("F");
b.add("G"); ListIterator<String> aIter=a.listIterator();
Iterator<String> bIter=b.iterator(); while(bIter.hasNext()){
if(aIter.hasNext())aIter.next();
aIter.add(bIter.next());
}
System.out.println(a); bIter=b.iterator();
while(bIter.hasNext()){
bIter.next();
if(bIter.hasNext()){
bIter.next();
bIter.remove();
}
}
System.out.println(b); a.removeAll(b);
System.out.println(a);
}
}
结果例如以下:
3 数组列表:ArrayList
前面介绍了List接口和实现了这个接口的LinkedList类。List接口用于描写叙述一个有序集合,而且集合中每一个元素的位置十分重要。
有两种訪问元素的协议:一种是用迭代器。还有一种使用get和set方法随机訪问每一个元素。
后者不适用于链表,但对数组非常实用。集合类库提供了一个大家非常熟悉的ArrayList类,这个类也实现了List接口。ArrayList类封装了一个动态再分配的对象数组。
Java集合类库中另一个动态数组:Vector类。只是这个类的全部方法是同步的,能够由两个线程安全的訪问一个Vector对象。
可是,假设一个线程訪问Vector。代码要在同步上消耗大量的时间。
而ArrayList方法不是同步的,因此。假设不须要同步时使用ArrayList。
在ArrayList具体解释中具体介绍了类的实现及方法的使用。
Java集合(二):List列表的更多相关文章
- Java集合(二)--Iterator和Iterable
Iterable: public interface Iterable<T> { Iterator<T> iterator(); } 上面是Iterable源码,只有一个ite ...
- JAVA集合二:HashMap和Hashtable
参考链接: HOW2J.CN HashMap HashMap实现了JAVA的Map接口,类似于C++的STL框架的Map,是存储键值对的数据结构.键(key)是唯一的,但值(value)可以重复,如果 ...
- 【由浅入深理解java集合】(四)——集合 Queue
今天我们来介绍下集合Queue中的几个重要的实现类.关于集合Queue中的内容就比较少了.主要是针对队列这种数据结构的使用来介绍Queue中的实现类. Queue用于模拟队列这种数据结构,队列通常是指 ...
- 【由浅入深理解java集合】(五)——集合 Map
前面已经介绍完了Collection接口下的集合实现类,今天我们来介绍Map接口下的两个重要的集合实现类HashMap,TreeMap.关于Map的一些通用介绍,可以参考第一篇文章.由于Map与Lis ...
- 【由浅入深理解java集合】(三)——集合 List
第一篇文章中介绍了List集合的一些通用知识.本篇文章将集中介绍List集合相比Collection接口增加的一些重要功能以及List集合的两个重要子类ArrayList及LinkedList. 一. ...
- 【由浅入深理解java集合】(一)——集合框架 Collction、Map
本篇文章主要对java集合的框架进行介绍,使大家对java集合的整体框架有个了解.具体介绍了Collection接口,Map接口以及Collection接口的三个子接口Set,List,Queue. ...
- Java集合—Set(转载)
Set集合中包含了三个比较重要的实现类:HashSet.TreeSet和EnumSet.本篇文章将重点介绍这三个类. 一.HashSet类 HashSet简介 HashSet是Set接口的典型实现,实 ...
- Java集合(一):Java集合概述
注:本文基于JDK 1.7 1 概述 Java提供了一个丰富的集合框架,这个集合框架包括了很多接口.虚拟类和实现类. 这些接口和类提供了丰富的功能.可以满足主要的聚合需求. 下图就是这个框架的总体结构 ...
- Java 集合 散列表hash table
Java 集合 散列表hash table @author ixenos 摘要:hash table用链表数组实现.解决散列表的冲突:开放地址法 和 链地址法(冲突链表方式) hash table 是 ...
随机推荐
- PDOHelper (原创)
class PDOHelper{ public static $db =null;// new PDO('mysql:host=192.168.1.68;dbname=test','root','12 ...
- Hdu-6119 小小粉丝度度熊 尺取
题面 题意:在一大段时间里,告诉你,你签到了哪些区间,现在再给你m张补签卡,问你最多能实现连续签到多少天 题解:那些时间区间是有重叠的,所以我们先排序离散,并得到哪些区间是可以补签的,这样问题就变成, ...
- 不用任何插件,实现一个tab栏切换
//使用jquery中获取当前索引的方法.显示隐藏 <script> $(".tab_list li").on('click', function () { $(thi ...
- expdp通过dblink远端导出
环境说明: db62是源端 rac数据库 dw03为需要导入的目标端数据库单机,实例名,服务名,字符串名都为dw03 数据库版本:11.2.0.4 操作系统:rehat 6.7 1.创建dblink ...
- BZOJ 1041 数学
思路: $x^2+y^2=r^2$$y=\sqrt{(r+x)(r-x)}$令$ d=gcd(r+x,r-x)$设A=$(r-x)/d$ $B=(r+x)/d$则$gcd(A,B)=1$$y^2=d^ ...
- Android 关于Toolbar和FragmentActivity的问题
今天在工作中遇到用Fragment搭Tab框架时,FragmentActivity无法使用Toolbar的问题.查了许多资料,其实AppComponent继承自FragmentActivity,所以A ...
- 关于Eclipse安装Scala插件不显示
关于Eclipse安装Scala插件不显示, 改变java版本仍然不能使用, 办法还是有的:下载Eclipse Scala版本 解压使用 下载在这里:http://scala-ide.org/down ...
- 给DBA 的mysql脚本格式
- CorelDRAW快速制作绚丽的彩色透明心形
今天小编分享给小伙伴们用CorelDRAW打造绚丽的彩色透明心形.主要使用完美形状组中的心形造型制作出心形图案,经过对图形的模糊操作,再经过图框精确剪裁,最后添加一个彩虹渐变色实现绚丽的彩色透明效果. ...
- Linux终端 Tab 补全命令
1. vi编辑器打开 /etc/bash.bashrc文件 vi /etc/bash.bashrc 2.找到文件中的下列代码 3.将注释符号#去掉,即改成 4.最后 source一下 /etc/bas ...