1.3 List集合：ArrayList和LinkedList类的用法及区别

List集合：

List 是一个有序、可重复的集合，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，可以通过索引来访问指定位置的集合元素。
List 集合默认按元素的添加顺序设置元素的索引，第一个添加到 List 集合中的元素的索引为 0，第二个为 1，依此类推。

List 实现了 Collection 接口，它主要有两个常用的实现类：ArrayList 类和 LinkedList 类。

ArrayList 类，元素随机访问

ArrayList 类实现了可变数组的大小，存储在内的数据称为元素。

它还提供了快速基于索引访问元素的方式，对尾部成员的增加和删除支持较好。

使用 ArrayList 创建的集合，允许对集合中的元素进行快速的随机访问，不过，向 ArrayList 中插入与删除元素的速度相对较慢。

ArrayList 类的常用构造方法有如下两种重载形式：

ArrayList()：构造一个初始容量为 10 的空列表。
ArrayList(Collection<?extends E>c)：构造一个包含指定 Collection 元素的列表，这些元素是按照该Collection 的迭代器返回它们的顺序排列的。

ArrayList 类除了包含 Collection 接口中的所有方法之外，还包括 List 接口中提供的如表 1 所示的方法：

方法名称	说明
E get(int index)	获取此集合中指定索引位置的元素，E 为集合中元素的数据类型
int index(Object o)	返回此集合中第一次出现指定元素的索引，如果此集合不包含该元素，则返回 -1
int lastIndexOf(Object o)	返回此集合中最后一次出现指定元素的索引，如果此集合不包含该元素，则返回 -1
E set(int index, Eelement)	将此集合中指定索引位置的元素修改为 element 参数指定的对象。此方法返回此集合中指定索引位置的原元素
`List<E> subList(int fromlndex, int tolndex)`	返回一个新的集合，新集合中包含 fromlndex 和 tolndex 索引之间的所有元素。包含 fromlndex 处的元素，不包含 tolndex 索引处的元素

注意：当调用 List 的 set(int index, Object element) 方法来改变 List 集合指定索引处的元素时，指定的索引必须是 List 集合的有效索引。例如集合长度为 4，就不能指定替换索引为 4 处的元素，也就是说这个方法不会改变 List 集合的长度。

例 1
使用 ArrayList 类向集合中添加三个商品信息，包括商品编号、名称和价格，然后遍历集合输出这些商品信息。

1）创建一个商品类 Product，在该类中定义 3 个属性和 toString() 方法，分别实现 setter/getter 方法。代码的实现如下：

public class Product {private int id;private String name;private float price;public Product(int id, String name, float price) {super();this.id = id;this.name = name;this.price = price;}@Overridepublic String toString() {return "Product [id=" + id + ", name=" + name + ", price=" + price + "]";}
}

2）创建一个测试类，调用 Product 类的构造函数实例化三个对象，并将 Product 对象保存至 ArrayList 集合中。最后遍历该集合，输出商品信息。测试类的代码实现如下：

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;public class Test {public static void main(String[] args) {Product pd1=new Product(4,"炸药包",10);Product pd2=new Product(5,"手榴弹",12);Product pd3=new Product(6,"火箭弹",22);List list=new ArrayList();//创建集合list.add(pd1);list.add(pd2);list.add(pd3);System.out.println("=========螺旋升天器==========");for(int i=0;i<list.size();i++){//循环遍历集合，输出集合元素Product product=(Product) list.get(i);System.out.println(product);}}
}

该示例中的 ArrayList 集合中存放的是自定义类 Product 的对象，这与存储的 String 类的对象是相同的。与 Set 不同的是，List 集合中存在 get() 方法，该方法可以通过索引来获取所对应的值，获取的值为 Object 类，因此需要将该值转换为 Product 类，从而获取商品信息。

该程序的运行结果如下所示：

=========螺旋升天器==========
Product [id=4, name=炸药包, price=10.0]
Product [id=5, name=手榴弹, price=12.0]
Product [id=6, name=火箭弹, price=22.0]

例 2
在使用 List 集合时需要注意区分 indexOf() 方法和 lastIndexOf() 方法。前者是获得指定对象的最小索引位置，而后者是获得指定对象的最大索引位置。前提条件是指定的对象在 List 集合中有重复的对象，否则这两个方法获取的索引值相同。

下面的案例代码演示了 indexOf() 方法和 lastIndexOf() 方法的区别：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;public class Test {public static void main(String[] args) {List list=new ArrayList();list.add("One");list.add("|");list.add("Two");list.add("|");list.add("Three");list.add("|");list.add("Four");System.out.println("list集合中的元素数量为"+list.size());System.out.print("list集合中的元素为：");Iterator it=list.iterator();while(it.hasNext()){System.out.print(it.next()+",");}System.out.println("\n 在list集合中'|'第一次出现的位置是："+list.indexOf("|"));System.out.println("在list集合中‘|’最好一次出现的位置是："+list.lastIndexOf("|"));}
}

上述代码创建一个 List 集合 list，然后添加了 7 个元素，由于索引从 0 开始，所以最后一个元素的索引为 6。输出结果如下：

list集合中的元素数量为7
list集合中的元素为：One,|,Two,|,Three,|,Four,
在list集合中'|'第一次出现的位置是：1
在list集合中‘|’最好一次出现的位置是：5

例 3
使用 subList() 方法截取 List 集合中部分元素时要注意，新的集合中包含起始索引位置的元素，但是不包含结束索引位置的元素。例如，subList(1,4) 方法实际截取的是索引 1 到索引 3 的元素，并组成新的 List 集合。

下面的案例代码演示了 subList() 方法的具体用法。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;public class Test {public static void main(String[] args) {List list=new ArrayList();list.add("One");list.add("Two");list.add("Three");list.add("Four");list.add("Five");list.add("Six");list.add("Seven");System.out.println("list集合中的元素数量为："+list.size());System.out.println("list集合中的元素为：");Iterator it=list.iterator();while(it.hasNext()){System.out.print(it.next()+" ");}List sublist=new ArrayList();sublist=list.subList(2, 5);//从list集合中截取索引2~5的元素，保存到sublist集合中System.out.println("\nsublist集合中的元素数量为："+sublist.size());System.out.println("sublist集合中的元素如下：");it=sublist.iterator();while(it.hasNext()){System.out.print(it.next()+" ");}}
}

输出结果如下：

list集合中的元素数量为：7
list集合中的元素为：
One Two Three Four Five Six Seven
sublist集合中的元素数量为：3
sublist集合中的元素如下：
Three Four Five

LinkedList类，插入和删除元素

LinkedList 类采用链表结构保存对象，这种结构的优点是便于向集合中插入或者删除元素。

需要频繁向集合中插入和删除元素时，使用 LinkedList 类比 ArrayList 类效果高，

但是 LinkedList 类随机访问元素的速度则相对较慢。这里的随机访问是指检索集合中特定索引位置的元素。

LinkedList 类除了包含 Collection 接口和 List 接口中的所有方法之外，还特别提供了表 2 所示的方法

方法名称	说明
void addFirst(E e)	将指定元素添加到此集合的开头
void addLast(E e)	将指定元素添加到此集合的末尾
E getFirst()	返回此集合的第一个元素
E getLast()	返回此集合的最后一个元素
E removeFirst()	删除此集合中的第一个元素
E removeLast()	删除此集合中的最后一个元素

例 1
在仓库管理系统中要记录入库的商品名称，并且需要输出第一个录入的商品名称和最后—个商品名称。下面使用 LinkedList 集合来完成这些功能，实现代码如下：

import java.util.LinkedList;public class Test {public static void main(String[] args) {LinkedList<String> products=new LinkedList<String>();String p1 = new String("六角螺母");String p2 = new String("电缆线");String p3 = new String("卷尺");String p4 = new String("原木方板");products.add(p1); // 将 p1 对象添加到 LinkedList 集合中products.add(p2); // 将 p2 对象添加到 LinkedList 集合中products.add(p3); // 将 p3 对象添加到 LinkedList 集合中products.add(p4); // 将 p4 对象添加到 LinkedList 集合中String p5=new String("柜子");products.add(p5);// 向集合的末尾添加p5对象System.out.print("*************** 商品信息 ***************");System.out.println("\n目前商品有：");for(int i=0;i<products.size();i++){System.out.print(products.get(i)+" ");}System.out.println("\n第一个商品的名称为："+products.getFirst());System.out.println("最后一个商品的名称为："+products.getLast());products.removeLast();//删除最后一个元素System.out.println("删除最后的元素，目前商品有：");for (int i = 0; i < products.size(); i++) {System.out.print(products.get(i) + "\t");}}
}

如上述代码，首先创建了 5 个 String 对象，分别为 p1、p2、p3、p4 和 p5。同时将 p1、 p2、p3 和 p4 对象使用 add() 方法添加到 LinkedList 集合中，使用 addLast() 方法将 p5 对象添加到 LinkedList 集合中。分别调用 LinkedList 类中的 getFirst() 方法和 getLast() 方法获取第一个和最后一个商品名称。最后使用 removeLast() 方法将最后一个商品信息删除，并将剩余商品信息打印出来。

LinkedList<String> 中的 <String> 是 Java 中的泛型，用于指定集合中元素的数据类型，例如这里指定元素类型为 String，则该集合中不能添加非 String 类型的元素。

运行程序，执行结果如下：

*************** 商品信息 ***************
目前商品有：
六角螺母 电缆线 卷尺 原木方板 柜子
第一个商品的名称为：六角螺母
最后一个商品的名称为：柜子
删除最后的元素，目前商品有：
六角螺母    电缆线 卷尺  原木方板

ArrayList 类和 LinkedList 类的区别

ArrayList 与 LinkedList 都是 List 接口的实现类，因此都实现了 List
的所有未实现的方法，只是实现的方式有所不同。
ArrayList查询速度快，LinkedList操作速度快
ArrayList 是基于动态数组数据结构的实现，访问元素速度优于 LinkedList。LinkedList 是基于链表数据结构的实现，占用的内存空间比较大，但在批量插入或删除数据时优于 ArrayList。
对于快速访问对象的需求，使用 ArrayList 实现执行效率上会比较好。需要频繁向集合中插入和删除元素时，使用 LinkedList
类比 ArrayList 类效果高。
不同的结构对应于不同的算法，有的考虑节省占用空间，有的考虑提高运行效率，对于程序员而言，它们就像是“熊掌”和“鱼肉”，不可兼得。高运行速度往往是以牺牲空间为代价的，而节省占用空间往往是以牺牲运行速度为代价的。