集合初探--认识List

1. ArrayList

A） 底层数据结构



·本质是一个Object数组，存放的是对象引用序列。size代表元素个数。
·采用数组并通过算法保证了集合元素有序，允许重复的特性。

B） 构造方法

public ArrayList() {
    this(10);
} 

·创建一个ArrayList，默认大小为10。

C） 插入对象

·插入元素面临的一个重要的问题就是空间不够（这也是数组的最大弊端），如何扩容？ArrayList是通过一个公开的方法ensureCapacity(int minCapacity)来实现。

public void ensureCapacity(int minCapacity) {
    modCount++;
    int oldCapacity = elementData.length;
    if (minCapacity > oldCapacity) {
        Object oldData[] = elementData;
        int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;
            if (newCapacity < minCapacity)
                newCapacity = minCapacity;
      // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
      elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }
}

·先计算新的数组大小
    ·原数组的容量*1.5+1
    ·扩容后会检查是否能满足需要，若数组大小还不够，会直接扩容到需要的大小。这种情况主要发生在批量增加集合中的元素。
·再扩容（按照新的大小生成数组），同时拷贝原ArrayList中的元素。
    ·底层调用的是native方法：System.arraycopy(original, 0, copy, 0, Math.min(original.length, newLength));
    ·频繁的扩容（移动元素）是耗性能的。若能明确List大小，给ArrayList设置合理的初始值是比较理想的。
·然后将新增元素插入到指定位置。
    ·批量增加集合中的元素会涉及两次拷贝。扩容会拷贝原数组元素，还会拷贝需要增加的集合中的元素。

public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
    Object[] a = c.toArray();
    int numNew = a.length;
    ensureCapacity(size + numNew);  // Increments modCount
    System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
    size += numNew;
    return numNew != 0;
}

D）删除对象

private void fastRemove(int index) {
    modCount++;
    int numMoved = size - index - 1;
    if (numMoved > 0)
        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved);
    elementData[--size] = null; // Let gc do its work
} 

·先通过for循环遍历（三种遍历方式：for循环，foreach，迭代iterator）找到删除元素。
·然后移动元素（被删除元素后的所有元素），再将最后一个元素设置为null，交给GC完成对象的回收。
·对于负数是不检查的，而是直接访问，直到抛出ArrayIndexOutOfBoundsException，参考 RangeCheck(int index)。
·删除元素，但是数组空间不会释放，可以调用trimToSize()缩小数组容量（ArrayList不会自动调用）

public void trimToSize() {
    modCount++;
    int oldCapacity = elementData.length;
    if (size < oldCapacity) {
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
    }
}

E）查找对象

·获取对象的位置：indexOf(Object o)，从第一个元素往后查找；lastIndexOf(Object o)，从最后一个元素往前查找。
·判断对象是否存在：contains(Object o)，本质调用的是indexOf(Object o)。
·采用for循环遍历查找的方式。

2.LinkedList

A）底层数据结构




·底层采用双向循环链表结构实现。
·header：双向链表的头；Entry：包含三部分--对象数据，指向后一个Entry的引用，指向前一个Entry的引用。

B）构造方法

public LinkedList() {
    header.next = header.previous = header;
} 

private transient Entry<E> header = new Entry<E>(null, null, null);

Entry(E element, Entry<E> next, Entry<E> previous) {
    this.element = element;
    this.next = next;
    this.previous = previous;
}

·构造Entry(null,null,null)：属性值全为null，同时赋值给header。
·构造方法仅仅生成双向链表结构：header.next = header.previous = header。

C）插入对象

private Entry<E> addBefore(E e, Entry<E> entry) {
    Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e, entry, entry.previous);
    newEntry.previous.next = newEntry;
    newEntry.next.previous = newEntry;
    size++;
    modCount++;
    return newEntry;
} 

·不用考虑扩容和数据复制（移动）。
·在header前插入，无须遍历。
·创建一个新对象，修改相邻元素属性。

D）删除对象

·遍历与匹配和ArrayList相似。
·删除元素：修改相邻元素属性，被删除元素属性置为null。无需复制元素。

E）查找对象 

·与ArrayList相似，不同的是LinkedList不支持下标index，在遍历的时候，临时记录一个index。
·获取对象的位置：indexOf(Object o)，从第一个元素往后查找；lastIndexOf(Object o)，从最后一个元素往前查找。
·判断对象是否存在：contains(Object o)，本质调用的是indexOf(Object o)。
·采用for循环遍历查找的方式。

3.Vector

·继承AbstractList，实现List接口。与ArrayList相似。
·线程安全。
·初始大小为10。
·扩容策略与ArrayList不一样：

private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
    int oldCapacity = elementData.length;
    if (minCapacity > oldCapacity) {
        Object[] oldData = elementData;
        int newCapacity = (capacityIncrement > 0) ? (oldCapacity + capacityIncrement) : (oldCapacity * 2);
        if (newCapacity < minCapacity) {
            newCapacity = minCapacity;
        }
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }
} 

    ·通过capacityIncrement控制：如果capacityIncrement>0，每次增加capacityIncrement。否则扩大为原来的两倍。

4.Stack

·后进先出：LIFO；入栈：push(E)；出栈：pop()，返回最后一个元素并删除元素；peek()，返回最后一个元素但不删除。
·继承Vector，线程安全的，这使得stack也变得重量级。
·stack的父类不应该为Vector的，因为Vector的底层是数组（增删效率比较低），且Vector有get方法（意味着它可能访问到并不属于最后一个位置元素的其他元素，很不安全）。
·不考虑并发，怎么实现Stack的功能？封装LinkedList也许是不错的选择。