List的几种实现的区别与联系

List主要有ArrayList、LinkedList与Vector几种实现。

ArrayList底层数据结构是数组, 增删慢、查询快; 线程不安全, 效率高; 不可以设置扩展容量, 默认增长1.5倍; 无参构造器初始化时, 初始容量为0。

LInkedList底层数据结构是链表, 增删快、查询慢; 线程不安全, 效率高。

Vector底层数据结构是数组, 增删慢、查询快; 线程安全, 效率低; 可以设置扩展容量, 默认增长2倍; 无参构造器初始化时, 初始容量为10。

List转换及删除元素

数组转List 集合

对于一个数组, 可以通过 Arrays.asList(T... a) 方法转换成List集合, 需要注意的是, 此方法得到的ArrayList对象是基于Arrays内部类 java.util.Arrays$ArrayList 来创建的, 而非 java.util.ArrayList 。这就涉及到了一个问题, 通过 asList(T... a) 转换得到的List集合是不允许进行增删操作的, 我们先看如下代码:

@Testpublic voidconvertList() {

List list = Arrays.asList("张小凡", "陆雪琪", "碧瑶");//list.add("qingshanli");

list.remove(0);

}

运行时会报异常 java.lang.UnsupportedOperationException

我们先来看看 java.util.Arrays$ArrayList 的方法层次结构:

可以看出,  java.util.Arrays$ArrayList 并没有覆写父类AbstractList的 add() 和 remove() 方法, 根据Java的三大特性之多态性可知, 上面代码中的增删操作实际调用的是父类AbstractList的方法, 我们再来看看AbstractList的部分源代码:

public E set(intindex, E element) {throw newUnsupportedOperationException();

}public void add(intindex, E element) {throw newUnsupportedOperationException();

}public E remove(intindex) {throw newUnsupportedOperationException();

}

到此, 可以得知其实通过 Arrays.asList(T... a) 转换得到的List集合是一个固定长度的集合, 所以不能进行增删操作。

如何在遍历时删除ArrayList中元素

方式一: 普通循环

public void test(Listlist) {for (int i = 0; i < list.size(); i++) {if (list.get(i) % 2 == 0) {

list.remove(list.get(i));

i--; //索引改变!

}

}

}

这种方式在删除操作时, 会改变集合的索引和size大小, 遍历时可能会产生角标越界异常, 因此不是特别推荐。

方式二: 高级for循环

public static voidmain(String[] args) {

List list = new ArrayList();for (int i = 0; i < 5; i++){

list.add(i);

}for(Integer num : list) {

System.out.print("value="+num);if (num % 2 == 0) {

list.remove(num);

System.out.println(" delete");

}else{

System.out.println(" not delete");

}

}

}

运行结果如下, 第一个元素删除正常, 后面继续遍历删除则抛异常 java.util.ConcurrentModificationException

如下, 反编译上述代码, 可以看出高级for循环底层其实就是使用iterator迭代器来进行遍历

public static voidmain(String[] args) {

ArrayList list = new ArrayList();for (int i = 0; i < 5; ++i) {

list.add(Integer.valueOf((int)i));

}

Iterator i=list.iterator();while(i.hasNext()) {

Integer num=(Integer)i.next();

System.out.print((String)new StringBuilder().append((String)"value=").append((Object)num).toString());if (num.intValue() % 2 == 0) {

list.remove((Object)num);

System.out.println((String)" delete");continue;

}

System.out.println((String)" not delete");

}

}

再来看看iterator迭代器实现类的部分源代码:

private class Itr implements Iterator{int cursor; //index of next element to return

int lastRet = -1; //index of last element returned; -1 if no such

int expectedModCount =modCount;

Itr() {}public booleanhasNext() {return cursor !=size;

}

@SuppressWarnings("unchecked")publicE next() {

checkForComodification();int i =cursor;if (i >=size)throw newNoSuchElementException();

Object[] elementData= ArrayList.this.elementData;if (i >=elementData.length)throw newConcurrentModificationException();

cursor= i + 1;return (E) elementData[lastRet =i];

}public voidremove() {if (lastRet < 0)throw newIllegalStateException();

checkForComodification();try{

ArrayList.this.remove(lastRet);

cursor=lastRet;

lastRet= -1;

expectedModCount=modCount;

}catch(IndexOutOfBoundsException ex) {throw newConcurrentModificationException();

}

}

@Override

@SuppressWarnings("unchecked")public void forEachRemaining(Consumer super E>consumer) {

Objects.requireNonNull(consumer);final int size = ArrayList.this.size;int i =cursor;if (i >=size) {return;

}final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;if (i >=elementData.length) {throw newConcurrentModificationException();

}while (i != size && modCount ==expectedModCount) {

consumer.accept((E) elementData[i++]);

}//update once at end of iteration to reduce heap write traffic

cursor =i;

lastRet= i - 1;

checkForComodification();

}final voidcheckForComodification() {if (modCount !=expectedModCount)throw newConcurrentModificationException();

}

}

View Code

可以看出, 迭代器内部的每次遍历操作 next() 、 remove() 方法都会记录List集合内部的modCount当做预期值expectedModCount, 然后在每次循环中判断预期值expectedModCount与List的成员变量modCount是否相等。但是因为上面 list.remove() 调用的是List集合的 remove() 方法, 继续跟踪源代码发现每次调用该方法就会 modCount++; , 但是迭代器内记录的预期值expectedModCount并没有跟着改变, 所以当第二次删除操作时就会发生异常。

方式三: iterator迭代器遍历

publicvoidtest(List list) {Iterator it =list.iterator();while(it.hasNext()) {int num =it.next();

System.out.print("value="+num);if (num % 2 == 0) {

it.remove();

System.out.println(" delete");

}else{

System.out.println(" not delete");

}

}

}

原理与方式二基本类似, 但是这里使用的是迭代器iterator的 remove() 方法, 我们再回顾之前迭代器实现类的源代码, 发现 remove() 方法中有 expectedModCount = modCount; 这个操作, 即调用迭代器的 remove() 方法时会同步List集合的modCount到迭代器的预期值expectedModCount当中, 所以迭代器方式删除才不会产生。

什么是快速失败, 安全失败机制

快速失败(fail-fast)

fail-fast机制是java集合中的一种错误机制。当多个线程对同一个集合的内容进行操作时，就可能会产生fail-fast事件。

使用迭代器遍历一个集合对象时，如果遍历过程中对集合进行了增删改, 则会抛出 ConcurrentModificationException 。

for(Integer id : list) {if (id == 2) {

list.remove(id);

}

}

在前面我们已经介绍过, 迭代器在遍历时直接访问集合中的内容，并且在遍历过程中使用一个modCount变量来作为预期值expectedmodCount。集合在被遍历期间如果内容发生变化，就会改变集合内部的modCount值。每当迭代器使用而而迭代遍历调用 next() 方法时每次都会检测  if(modCount==expectedmodCount)  ，符合条件就返回遍历；否则将抛出异常终止遍历。

如果集合发生变化时修改modCount值, 并且又同步到expectedmodCount预期值, 比如前文中提到的iterator迭代器的 remove() 方法, 异常则不会抛出。因此, 不能依赖于这个异常是否抛出而进行并发操作的编程，这个异常只建议用于检测并发修改的bug。另外, 在java.util包下的集合类都是快速失败的, 是不能在多线程下发生并发修改的(即迭代过程中被修改)。

安全失败(fail-safe)

采用安全失败机制的集合容器，在遍历时不是直接在集合内容上访问的，而是在开始遍历时先复制原有集合内容，在拷贝的集合上进行遍历, 即在遍历过程中对原集合所作的修改并不能被迭代器检测到，所以不会触发ConcurrentModificationException。java.util.concurrent包下的容器都是安全失败的, 可以在多线程下并发修改。

对象排序

实体类自身具备排序能力

Comparable接口用于使某个类具备可排序能力。实体类实现该接口后覆写其 compareTo() 方法，即可使实体类自身具备可排序的能力 。代码清单如下:

public class Student implements Comparable{privateString name;private intage;

@Overridepublic intcompareTo(Student o) {int flag = this.name.compareTo(o.name);if(flag == 0) {

flag= this.age -o.age;

}returnflag;

}

}

实体类具备了排序能力后, 调用List集合的 sort(Comparator super E> c) 或者Collections工具类的 sort(List list) 方法即可实现排序。

List list = new ArrayList();

list.sort(null);//Collections.sort(list);

使用比较器排序

Comparator是一个比较器接口，可以用来给不具备排序能力的对象进行排序。实现该比较器需覆写其 compare() 方法即可进行排序, 代码清单如下:

public classStudent {privateString name;private intage;

｝public class StudentComparator implements Comparator{

@Overridepublic intcompare(Student o1, Student o2) {int flag =o1.getName().compareTo(o2.getName());if(flag == 0) {

flag= o1.getAge() -o2.getAge();

}returnflag;

}

}public classTest {public voidsortTest() {

List list = new ArrayList();

list.sort(newStudentComparator());//Collections.sort(list, new StudentComparator());

}

}

参考资料

作者：张小凡

出处：https://www.cnblogs.com/qingshanli/

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