List集合知识总结

在编程过程中，会很频繁的使用集合，集合的相关知识也非常重要，也是每一个开发人员必须掌握的知识。

一：集合的概念

集合:保存数量不确定的数据，以及保存具有映射关系的数据的容器，简单的理解就是用于存储数量不等的多个对象的容器。

集合和数组不一样，数组元素既可以是基本类型的值，也可以是对象(对象的引用变量)；而集合里只能保存对象(对象的引用变量)。

Java集合类主要由两个集合框架的根接口派生而出:Collection和Map

Java中Collection接口的体系机构:

Collection接口和Iterator接口:

Collection接口是List、Set和Queue接口的父接口，该接口中定义了一些操作集合元素的方法:

下面列举一些常见的方法:

boolean add(Object o):该方法用于向集合里添加一个元素。

boolean addAll(Collection c)：该方法把集合c里的所有元素添加到指定的集合里。

void clean():清除集合里的所有元素，将集合长度变为0。

boolean contains():返回集合里是否包含指定元素。

boolean containsAll():返回集合里是否包含集合c里的所有元素。

boolean isEmpty():返回集合是否为空。当集合长度为0时返回true，否则返回false。

Iterator iterator():返回一个Iterator对象，用于遍历集合中的元素。

boolean remove(Object o):删除集合中指定的元素o，当集合中包含了一个或多个元素o时，这些元素将被删除，该方法将返回true。

boolean removeAll(Collection c):从集合中删除集合c里包含的所有元素。

boolean retainAll(Collection c):从集合中删除集合c里不包含的元素(相当于取得把调用该方法的集合变为该集合和集合c的交集)，如果该操作改变了调用该方法的集合，返回true。

int  size():该方法返回集合里元素的个数。

Object[]  toArray():该方法把集合转换成一个数组，所有集合元素变成对应的数组元素。

Iterator接口：

Iterator接口也是Java集合框架的成员，但它与Collection系列、Map系列的集合不一样：Collection系列集合和Map系列的集合主要用于盛装其他对象，而Iterator则主要用于遍历集合的元素。又叫迭代器。

Iterator接口隐藏了各种Collection实现类的底层细节，只向应用程序提供遍历集合元素的统一编程接口。

Iterator接口定义了三个方法:

boolean hasNext()：如果被迭代的集合元素还有没遍历，则返回true。

Object next():返回集合里的下一个元素。

void remove():删除集合里上一次next方法返回的元素。

Iterator仅用于遍历集合，如果需要创建Iterator对象，则必须有一个被迭代的集合。没有集合和Iterator仿佛无本之木，没有存在的意义。

当使用Iterator对集合元素进行迭代时，Iterator并不是把集合元素本事传给了迭代变量，而是把集合元素的值传给了迭代变量，所以修改迭代变量的值对集合元素本事没有影响。

当使用Iterator来迭代访问Collection集合元素时，Collection集合里的元素不能被修改，只能通过remove方法删除上次next方法返回的集合元素才可以，否则报java.util.ConcurrentModificationException异常。

Iterator迭代器采用的是快速失败(fail-fast)机制，一旦在迭代过程中检测到该集合已经被修改(通常是其他线程进行修改)，程序将报java.util.ConcurrentModificationException异常。而不是显示修改后的结果，这样可以避免共享资源而引发的问题。

foreach循环变量集合元素

格式:

for(类型   新对象：集合)｛

｝

用法和Iterator类似。

二:Set接口

Set集合是无顺序的，其集合元素不允许重复。

Set集合判断两个对象相同不是使用==运算符，而是根据equals方法。简单的说，如果只要两个对象用equals方法比较返回true，Set集合就不会接受这两个对象；反之，则成立。

HashSet类:

HashSet是Set集合的实现类，HashSet按Hash算法来存储集合中的元素，因此具有很好的存取和查找性能。

HashSet集合特点:

(1)不能保证元素的排列顺序，顺序有可能发生变化。

(2)HashSet不是同步的，如果多个线程同时访问一个HashSet，如果有2条或2条以上线程同时修改HashSet集合时，必须通过代码实现线程同步。

(3)集合元素值可以是null。

向HastSet集合中存入一个元素时，HashSet会调用该对象的hashCode()方法来得到该对象的hashCode值，然后根据该HashCode值来决定该对象在HashSet中存储位置。如果有两个元素通过equals方法比较返回true，但它们的hashCode()方法返回值不相等，HashSet将会把它们存储在不同的位置，就可以添加成功(简单的理解HastSet集合判断两个元素是否相等的标准是两个对象通过equals方法比较相等，且两个对象的hashCode()方法返回的值也要相等)。

TreeSet类：

TreeSet是SortedSet接口的唯一实现，TreeSet可以确保集合元素处于排序状态。

TreeSet新添的方法:

(1)Comparator  comparator()：返回当前Set使用的Comparator，或者返回null，表示以自然方式排序。

(2)Object  first()：返回集合中的第一个元素。

(3)Object  last()：返回集合中的最后一个元素。

(4)Object  lower(Object e)：返回集合中位于指定元素之前的元素。

(5)Object  higher(Object e)：返回集合中位于指定元素之后的元素。

(6)SortedSet  subSet(fromElement,toElement)：返回此Set的子集合，范围冲fromElement(包含)到toElement(不包含)。

(7)SortedSet  headSet(toElement)：返回此Set的子集，由小于toElement的元素组成。

(8)SortedSet  tailSet(fromElement)：返回此Set的子集，由大于或等于fromElement的元素组成。

TreeSet集合并不是根据元素的插入顺序进行排序，而是根据元素实际值进行排序。

TreeSet集合采用红黑树的数据结构对元素进行排序。TreeSet集合支持两种排序方法：自然排序和定制排序。默认使用自然排序。

自然排序

TreeSet调用集合元素的compareTo(Object obj)方法来比较元素之间大小关系，然后将集合元素按升序排列，这就是自然排序。

Java提供了一个Comparable接口，该接口里定义了一个compareTo(Object obj)方法，该方法返回一个整数，实现该接口的类必须实现该方法，当一个对象调用该方法与另一个对象进行比较时，比如:obj1.compareTo(obj2)，如果该方法返回0，则表明两个对象相等，如果返回是一个正整数，则表明obj1大于obj2，如果返回是一个负数，则表明obj1小于obj2。

注意:向TreeSet集合中添加元素时，只有第一个元素可以不实现Comparable接口，后面添加的所有元素都必须实现Comparable接口。否则报ClassCastException异常。

当把一个对象加入TreeSet集合中时，TreeSet调用该对象的compareTo方法与集合中的其他对象比较大小，然后根据红黑树算法决定它存储的位置。如果两个对象相等，TreeSet将把他们存储在同一位置。TreeSet集合比较两个对象相等的标准是：两个对象通过equals方法返回true，或通过compareTo方法比较返回0，则认为两个对象是同一个对象。

定制排序

通过实现Comparator接口中的compare方法来实现集合的定制排序，

int   compare(T o1,T o2)方法比较大小，如果返回是正整数，则表明o1大于o2，如果返回0，则表明两个对象相等，如果返回负数，则表明o1小于o2。

如果需要实现定制排序，则需要在创建TreeSet集合对象时，并提供一个Comparator对象与该集合关联，由该Comparator对象负责集合的排序逻辑。

经典实例

EnumSet类是一个专为枚举类设计的集合类，EnumSet中所有的元素都必须是指定枚举类型的枚举值，该枚举类型在创建EnumSet时显式或隐式地指定。EnumSet的集合元素也是有序的，EnumSet以枚举值在Enum类内的定义顺序来决定集合元素的顺序。EnumSet集合不允许插入null元素。

EnumSet集合的内部一位向量的形式存储，这种存储形式非常紧凑、高效，因此EnumSet对象占用内存很小，而且运行效率很好。具体体现在批量操作集合时。

EnumSet类没有暴露任何构造函数来创建该类的实例，程序通过它提供的static方法来创建EnumSet对象。

EnumSet集合常用的方法

(1)static EnumSet  allOf(Class elementType)：创建一个包含指定枚举类里所有枚举值的EnumSet集合。

(2)static EnumSet  complementOf(EnumSet s)：创建一个其元素类型与指定EnumSet里元素类型相同的EnumSet，新EnumSet集合包含原EnumSet集合所不包含的、此枚举类剩下的枚举值。

(3)static EnumSet  copyOf(Collection c)：使用一个普通集合来创建EnumSet集合。

(4)static EnumSet  copyOf(EnumSet s)：创建一个与指定EnumSet具有相同元素类型、相同集合元素的EnumSet。

(5)static EnumSet  noneOf(Class elementType)：创建一个元素类型为指定枚举类型的空EnumSet。

(6)static EnumSet  of(E first,E...rest)：创建一个包含一个或多个枚举值的EnunSet，传入的多个枚举值必须属于同一个枚举类。

(7)static EnumSet  range(E from,E to)：创建包含从from枚举值，到to枚举值范围内所有枚举值的EnumSet集合。

经典实例:

HashSet和TreeSet是Set的两个典型实现，HashSet的性能总比TreeSet好(添加，查询操作)，因为TreeSet需要额外的红黑树算法来维护集合元素的次序。TreeSet是有序的集合。

HashSet还有一个子类LinkedHashSet，对于普通的插入，删除操作，LinkedHashSet比HashSet要慢一点点，这是因为维护链表所带来的开销。不过遍历集合时，LinkedHashSet就非常块 。

EnumSet是所有Set实现类中性能最好 ，但它只能保存同一个枚举类的枚举值作为集合元素。

注意：Set的三个实现类HashSet 、TreeSet、EnumSet都是线程不安全的。如果有多条线程同事访问一个Set集合，并且有超过一条线程修改集合的值，则必须手动保证集合的同步性，否则将无法访问修改后的集合。

List接口

List集合代表一个有序的集合 ，集合中每个元素都有其对应的顺序索引。List集合允许使用重复元素，通过索引来访问指定位置的集合元素。

List集合在Collection的基础上新添加的方法:

(1)void  add (int index,Object element)：将元素element插入在List集合的index处。

(2)boolean  addAll(int index,Collection c)：将集合c所包含的所有元素都插入在List集合的Index处。

(3)Object  get(int index)：返回集合index索引处的元素。

(4)int  indexOf(Object o)：返回对象o在List集合中出现的位置索引。

(5)int  lastIndexOf(Object o)：返回对象o在List集合中最后一次出现的位置索引。

(6)Object  remove(int index)：删除并返回index索引处的元素。

(7)Object  set(int index,Object element)：将index索引处的元素替换成element对象，返回新元素。

(8)List subList(int fromIndex,int toIndex)：返回从索引fromIndex(包含)到索引toIndex(不包含)处所有集合元素组成的子集合。

ListIterator接口:

ListIterator接口是Iterator的子接口，提供了专门操作List的方法。

ListIterator接口新增的方法:

(1)boolean  hasPrevious()：返回该迭代器关联的集合是否还有上一个元素。

(2)Object  previous()：返回该迭代器的上一个元素。

(3)void  add()：在指定位置插入一个元素。

根据上面的三个方法和解释，不难发现ListIterator新增加了向前迭代的功能，而且ListIterator还可以通过add方法向List集合中添加元素。

经典实例:

ArrayList和Vector类都是基于数组实现的List类，ArrayList和Vector类封装了一个动态在分配的Object[ ]数组。每个ArrayList或Vector对象有一个capacity属性，该属性表示他们所封装的数组的长度，当想ArrayList或Vector中添加元素时，它们的capacity会自动增加。对于通常编程中，程序员无须关心ArrayList或Vector的capacity属性。但如果向ArrayList集合或Vector集合中添加大量元素时，可使用ensureCapacity方法一次性的增加capacity。这样可以提高性能。

ArrayList和Vector在用法上几乎完全相同(Vector是古老的集合，JDK1.0就存在了)，但ArrayList集合是线程不安全的，当多条线程访问同一个集合时，如果有超过一条线程修改了ArrayList集合，则程序必须手动保证该集合的同步性。而Vector集合则是线程安全的。无须程序保证集合的同步性。所以Vector的性能比ArrayList的性能低。

Vector还提供了一个Stack子类，它用于模拟了“栈”这中数据结构，“栈”通常是指“后进先出”的容器。最后“push”进栈的元素，将最先被“pop”出栈。

Stack类提供的方法:

(1)Object  peek()：返回“栈”的第一个元素，但并不将该元素"pop"出栈。

(2)Object  pop()：返回"栈"的第一个元素，并将该元素"pop"出栈。

(3)void  push(Object item)：将一个元素“push”进栈，最后一个进“栈”的元素总是位于“栈”顶。

经典实例:

数组的工具类 Arrays提供的asList()方法是把一个数组或指定个数的对象转换成一个List集合， 但这个List集合既不是ArrayList实现类的实例，也不是Vector实现类的实例，而是Arrays的内部类ArrayList实例。Arrays.ArrayList是一个固定长度的List集合，程序只能遍历访问该集合里的元素，不可增加，删除该集合中的元素。

Queue接口

Queue模拟了队列这中数据结构，队列通常是"先进先出"的容器。

Queue接口提供的方法:

(1)void  add(Object e)：将指定元素加入此队列的尾部。

(2)Object  element()：获取队列头部的元素，但不是删除该元素。

(3)boolean  offer(Object e)：将指定元素加入此队列的尾部。当使用有容器限制的队列时，此方法通常比add(Object e)方法更好。

(4)Object  peek()：获取队列头部的元素，但是不删除该元素。如果此队列为空，则返回null。

(5)Object  poll()：获取队列头部的元素，并删除该元素。如果此队列为空，则返回null。

(6)Object  remove()：获取队列头部元素，并删除该元素。

LinkedList实现类:

LinkedList类是一个比较特殊的类，它实现了List接口，还实现了Deque接口，Deque接口是Queue接口的子接口，它代表一个双向队列。

LinkedList类提供的方法:

(1)void  addFirst(Object e)：将指定元素插入该双向队列的开头。

(2)void addLast(Object e)：将指定元素插入该双向队列的尾部。

(3)Iterator descendingIterator()：返回以该双向队列对应的迭代器，该迭代器将以逆向顺序来迭代队列中的元素。

(4)Object  getFirst()：获取、但不删除双向队列的第一个元素。

(5)Object  getLast()：获取、但不删除双向队列的最后一个元素。

(6)boolean  offerFirst(Object e)：将指定的元素插入该双向队列的开头。

(7)boolean  offerLast(Object e)：将指定的元素插入该双向队列的尾部。

(8)Object   peekFirst()：获取、但不删除该双向队列的第一个元素；如果此双向队列为空，则返回null。

(9)Object   peekLast()：获取、但不删除该双向队列的最后一个元素；如果此双向队列为空，则返回null。

(10)Object  pollFirst()：获取、并删除该双向队列的第一个元素；如果此双向队列为空，则返回null。

(11)Object  pollLast()：获取、并删除该双向队列的最后一个元素；如果此双向队列为空，则返回null。

(12)Object  pop()：pop出该双向队列所表示的栈中第一个元素。

(13)void  push(Object e)：将一个元素push进该双向队列所表示的栈中。

(14)Object  removeFirst()：获取、并删除该双向队列的第一个元素。

(15)Object  removeFirstOccurrence(Object o)：删除该双向队列的第一个出现元素o。

(16)removeLast()：获取、并删除该双向队列的最后一个元素。

(17)removeLastOccurrence(Object  o)：删除该双向队列的最后一次出现元素o。

总结：LinkedList与ArrayList、Vector的实现机制完全不同。ArrayList、Vector内部以数组的形式来保存集合中的元素，因此随机访问集合元素上有较好的性能；而linkedList内部以链表的形式来保存集合中的元素，因此随机方法集合元素时性能较差，但在插入、删除元素时性能非常出色(只需改变指针所指的地址即可)。

PriorityQueue实现类

PriorityQueue是一个比较标准的队列实现类，PriorityQueue保存队列元素的顺序并不是按加入队列的顺序，而是按队列元素的大小进行重新排序。

PriorityQueue不允许插入null元素，它需要对队列元素进行排序。

排序的方式:自然排序，定制排序。

上面是对List集合的详解总结。在开发过程中，我们可能只运用到一些常见的结合，但其他集合也应做相应的了解。