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💡涉及的知識點速通

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• 🛫 關于List集合類你都知道什么?
• • 🪂 List接口三個實現類的異同?
  • 🪂 ArrayList類源碼淺析
  • 🪂 LinkedList類源碼淺析
  • 🪂 vector類源碼簡析
• 🛫 List的常用API都有哪些?
• • 🪂 List接口的常用API
  • 🪂 linkedList類的特有API
  • 🪂 List集合類的API分析

🛫 關于List集合類你都知道什么?

??我們將實現了List接口的類稱為是List集合類，List集合類中元素存儲有一個特點：有序、可重復，List接口常用的有三個實現類：ArrayList、LinkedList和Vector

🪂 List接口三個實現類的異同?

??三者相同點：ArrayList、LinkedList和Vector都實現了List接口，所以它們存儲數據的特點都一致，那就是有序、可重復

??ArrayList和Vector相比，相同點就是底層結構上都用到了Object [ ]數組存儲元素，不同點就是ArrayList是線程不安全但是效率高的，而Vector是線程安全但是效率低的，造成這個不同的原因就是Vector中的方法都使用了同步鎖，這樣在保證線程安全的同時也會降低它的效率

??ArrayList和LinkedList相比最大的不同點就是底層存儲結構，上面說過ArrayList使用的是Object [ ]數組存儲元素，而LinkedList則是使用雙向鏈表進行存儲，雙向鏈表的特點就是將每一個元素都存儲在一個單獨的鏈接(link)中，這個鏈接由三部分組成：上一個鏈接的運用、數據、下一個鏈接的引用，雙向鏈表就是通過上下引用將所有的鏈接鏈成一張表。??要知道數組最令人詬病的就是對元素的添加和刪除，每次操作都需要移動它后面的所有元素，雙向鏈表每次添加和刪除元素只和它前后的兩link有關，只需要改變上下鏈接的引用即可，這樣的話就可以很好的解決這個弊端。于是，涉及到頻繁的添加刪除操作的話，可以選擇使用LinkedList集合。但是由于數組中可以使用索引快速定位一個元素，而鏈表則是需要從頭開始順著鏈查找，所以涉及到頻繁的查詢數據可以選擇使用ArrayList

🪂 ArrayList類源碼淺析

??ArrayList的源碼在jdk 7和jdk 8之間還是有些設計上的不同的，接下來就通過對兩個版本的分析來體會不同點，并思考一下jdk 8改變設計的原因

jdk 7??使用無參構造器創建一個ArrayList對象會調用它的有參構造器并傳參為10，也就是說使用無參構造器默認創建一個長度為10的Object [ ]數組。然后每次調用add方法添加元素之前都會通過ensureCapacityInternal方法判斷當前集合再添加新元素，也就是集合中元素個數size + 1之后會不會大于數組長度，如果超過的話就調用grow方法進行擴容。擴容的時候先將當前數組長度擴大1.5倍，如果擴大1.5之后還是無法沒有size + 1大的話直接將擴容后的數組長度設置為size + 1；如果擴大1.5倍之后大于給定的常量值，判斷size + 1有沒有大于這個常量值，大于的話數組長度設為整型的最大值，否則就設置成給定的常量值；至此擴容后的數組長度newCapacity就確定了，然后就是調用Arrays工具類的copyOf方法將原來的數組內容拷貝到長度為newCapacity的新數組中

??數組擴容完成之后就是添加新元素，回到add方法中，將參數元素添加到數組中索引為size的位置，然后size + 1索引向后移(這一步就是size++的效果)，如果數組無需擴容的話就直接執行添加操作
jdk 8??jdk 8 的時候ArrayList集合調用無參構造器默認創建一個空數組對象，而不是一個有長度的數組，這樣做的好處就是可以節省內存提高效率。jdk 7 就是創建一個長度為10的數組，這樣的話一旦加載ArrayList類就會給數組定義長度就要按照長度分配內存空間；而jdk 8 中則使用空數組解決了這個問題，等到ArrayList集合調用add方法添加元素的時候才會動態的創建數組，類似于單例設計模式的懶漢模式思想

??調用add方法都會發生什么呢？根據上圖源碼淺析一下，為了便于區分不同的方法調用使用不同顏色標記。
①在添加元素之前，先將當前集合再添加新元素時的長度，也就是集合中元素個數size + 1之后的值，使用②③方法進行一系列的判斷
②判斷當前的數組是否為空，如果為空的話返回默認數組長度10與size + 1之間的最大值，否則直接返回size + 1
③將②中的返回值作為參數執行③方法判斷size + 1的大小是否大于數組的長度，如果是的話就調用grow方法擴容
④擴容的機制和jdk 7中的一致，先將當前數組長度擴大1.5倍，如果擴大1.5之后還是無法沒有size + 1大的話直接將擴容后的數組長度設置為size + 1；如果擴大1.5倍之后大于給定的常量值，判斷size + 1有沒有大于這個常量值，大于的話數組長度設為整型的最大值，否則就設置成給定的常量值；至此擴容后的數組長度newCapacity就確定了，然后就是調用Arrays工具類的copyOf方法將原來的數組內容拷貝到長度為newCapacity的新數組中

??根據上述分析，梳理jdk 8 的時候ArrayList集合第一次添加元素流程：首先實例化ArrayList對象的時候會調用無參構造器創建一個空數組對象，然后第一次調用add方法添加元素會被攔截到方法②③進行判斷，執行方法②的時候數組為空對象執行判斷體返回10(默認數組長度)和1(size + 1)的最大值10，然后執行方法③10(方法②返回值作③的參數)減去0(空數組長度)>0，執行判斷體中方法④擴容數組，空數組擴容1.5倍還是小于10，所以將新數組長度定為10，并將原空數組拷貝到新數組中(這一步雖然像廢話但是代碼中定義有)，最后將add的參數放到索引為0的位置，然后索引自增1

所以說，有了上面分析的前車之鑒，大家如果在使用ArrayList集合的時候明顯知道元素的個數，或者知道一定多于10個的話，可以在創建ArrayList對象的時候使用有參構造器指定底層數組的長度，這樣的話就可以避免向集合對象中添加元素的時候多次擴容，提高程序的效率

🪂 LinkedList類源碼淺析

??LinkedList類內部定義了一個內部類Node也就是雙向鏈表的一個節點，前面講過它是由三個部分組成，于是內部類Node也包含三個屬性與之對應(上一個節點的引用 => prev、數據 => item、下一個節點的引用 => next)，然后使用無參構造器創建LinkedList對象底層什么都不創建并不會像ArrayList一樣創建一個數組啥的，但是它會默認初始化類屬性first(頭結點)和last(尾結點)為null。

??再之后就是調用add方法添加元素了，add方法底層使用的是linkLast方法，第一次添加元素的時候last的值為默認初始化的null，否則就是原鏈表的尾節點。將last的值賦值給 l 這個 l 就是通過有參構造器創建Node對象時的第一個參數，也就是將新鏈接的前一個節點引用指向原鏈表的尾節點，然后第二個參數是數據e，第三個參數是null(因為將數據添加到了最后，后面沒有節點了，所以下一個節點的引用為null)。將創建好的Node對象賦值給last也就是指定新鏈表的尾節點，l 是null的話就將創建好的Node對象也賦值給first也就是指定新鏈表的頭節點，表示新鏈表的頭節點和尾節點都是新建節點(因為第一次添加元素雙向鏈表中就只有一個節點)；如果不為null的話就將原鏈表的尾節點的下一個鏈接的引用指向新節點。

??根據上面的分析可以得知，所有的新節點都鏈在了雙向鏈表的尾部，所以這種方法就是雙向鏈表的尾插法

🪂 vector類源碼簡析

??由于vector類已經很久未更新，于是它的底層源碼就和ArrayList的jdk 7 版本的幾乎一致，使用無參構造器創建對象的時候會調用有參構造器創建一個長度為10的object數組，只不過是擴容的時候會擴容到原來長度的2倍，它和ArrayList的區別前面也說過就是vector的方法上都加了鎖，因此會犧牲性能來保證線程安全

🛫 List的常用API都有哪些?

🪂 List接口的常用API

🪂 linkedList類的特有API

??由于linkedList底層特有的雙向鏈表結構，所以它提供了一些可以對鏈頭或者鏈尾元素進行操作的API

🪂 List集合類的API分析

??以下是List集合類的繼承實現關系，由于沒有系統的學過UML圖，所以用文字表示了繼承實現關系，大家將就將就看🤐
??三個集合類都間接實現了Collection接口，所以上一篇博客里涉及到的Collection接口API，在這三個集合類依舊可以使用，但是Collection接口中的API方法都是抽象方法，是不會就意味著我們需要自己在類中實現這些方法的方法體呢？并不是，還記得我們說完Collection接口之后有接觸到了一個類叫AbstractCollection，它實現了Collection接口中大部分常用的API的默認方法體，而我們的三個類都間接繼承了這個AbstractCollection類，所以說，類中無需實現Collection接口中的方法，而是直接使用即可

??除了Collection的API之外，List集合類還都間接實現了List接口，所以List接口中的API在這三個集合類也可以直接使用，由于列表多是數組作底層結構，所以List接口中的API也都大多有索引的參數用于直接定位到某個元素。毋庸置疑的是List接口中的API也會是抽象的，所以它也有一個和Collection接口一樣的實現類AbstractList提供了這些抽象方法的默認實現，三個集合類也都繼承了這個實現類，所以直接使用即可無需提供實現

??與此同時，List集合類還都間接實現了Iterator接口，所以都可以直接使用Iterator接口的API，借助迭代器遍歷集合中的每一個元素。Iterator接口中有一個很重要的方法forEach，可以直接操作集合中的所有元素，具體操作使用Lambda表達式寫在forEach方法參數里