集合框架库List接口 -- ArrayList、LinkedList、Vector、Stack

简单介绍List接口下的四个集合

List接口：是Collection接口的子接口，也是最常用的接口。此接口对Collection接口进行了大量的扩充，存储的内容是允许有重复，允许有null并且有序的。有序为插入的顺序。

一、ArrayList

1. ArrayList接口特性

（1）ArrayList继承的类：
implements List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
List：存放单值，内容允许为null允许重复，插入有序（插入的顺序）插入的第一元素实际上就存放到 了数组的0号下标。
RandomAccess：表示ArrayList可被随机访问
Cloneable：集合可以使用clone方法
Serializable：可序列化，表示ArrayList可以进行可序列化操作

（2）在ArrayList接口里面有内部类Itr和ListItr继承了这些类
private class Itr implements Iterator
可以使用迭代器遍历的，从前向后进行遍历。
private class ListItr extends Itr implements ListIterator
是Iterator接口的子接口，可以进行双向输出
Iterable：ArrayList可以使用迭代器进行遍历

（3）arraylist是对数组这种数据结构的封装，所以Arraylist也支持随机访问。

2. ArrayList的基本使用

添加：
add(元素) 有序添加
add(int index，元素) 可以指定插入位置
批量添加：
addAll(Collection c) 传一个单值类型的集合
addAll(int index, Collection c) 在index下标添加一个单值类型的集合

删除：
remove(int index) 删除index下标下对应的元素
remove(Object o) 删除集合中的o元素
批量删除：
removeAll(Collection c) 删除包含在单值集合c中的值
retainAll(Collection c) 删除不包含在c集合中的元素

修改：
set(int index, E element)

查找：
get(int index); 不能越界 0<=index

3. ArrayList–交集、并集、差集、子集

（1）交集：两个集合的共同部分
实现方法：list.retainAll(list2);
（2）并集：两个集合相并
实现方法：一个集合+（另一个集合的-交集）
arrList2.removeAll(arrList1); //集合2-交集
list3.addAll(arrList1);
list3.addAll(arrList2);
（3）差集：一个集合-交集
arrList1.removeAll(arrList2);
（4）子集：subList();
subList(int fromIndex, int toIndex)
List ll = list2.subList(1,3); //ll集合为list2中在下标区间[1,3)之间的元素，为list2的一子集合

二、LinkedList

1. LinkedList接口特性

（1）底层结构：双向链表
LinkedList：即是List接口的集合，又是queue接口下的集合
（2）实现的接口：
implements List, Deque, Cloneable, java.io.Serializable
List：存放单值，内容允许为null允许重复，插入有序（插入的顺序）插入的第一个元素为双向链表的头结点
Deque：queue的子接口，双端队列接口，即双端队列，是一种具有队列和栈的性质的数据结构
Cloneable：集合可以使用clone方法
Serializable：可序列化，表示LinkedList可以进行可序列化操作
（3）内部类：
private class ListItr implements ListIterator
是Iterator接口的子接口，可以进行双向输出
private class DescendingIterator implements Iterator
可以使用迭代器遍历的，从前向后进行遍历。

2. LinkedList基本使用

LinkedList linkedList = new LinkedList<>();
添加元素
linkedList.add(i);
修改元素
linkedList.set(9,999);
添加元素
linkedList.add(2,88);
删除
linkedList.remove(3);

3. LinkedList和ArrayList的一大区别

从方法进行对比

1. get(int index) 方法：通过下标返回对应的元素
   （1）ArrayList为底层是数组，可以直接通过下标去拿对应的元素
   （2）LinkedList为双向链表，只能一边遍历一边计数，直到计数到index位置上，然后将数据返回，因此LinkedList不适合做随机访问操作。
2. add(int index); remove(int index);
   （1）ArrayList在实现的时候，有大量的数据移动和拷贝，比如在指定下标进行添加，该下标及后面的元素需要向后移动，删除元素后需要向前移动，扩容涉及到数据拷贝，效率低，时间复杂度为O(n)，不适合做随机的插入和删除。
   （2）LinkedList插入和删除时不需要移动数据，只需要改节点的前驱和后继地址，所以LInkedList适合做数据的插入和删除

总结：
ArrayList适合随机访问，不适合插入和删除操作
LinkedList适合插入删除操作，不适合随机访问

三、Vector

1.Vector接口特性

（1）Vector：实现类似动态数组的功能，线程安全。
特点：与ArrayList特点几乎一样
（2）实现类：
implements List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
List：存放单值，内容允许为null允许重复，插入有序（插入的顺序）插入的第一个元素为双向链表的头结点
RandomAccess：表示ArrayList可被随机访问
Cloneable：集合可以使用clone方法
Serializable：可序列化，表示LinkedList可以进行可序列化操作
（3）内部类：
private class Itr implements Iterator
可以使用迭代器遍历的，从前向后进行遍历。
final class ListItr extends Itr implements ListIterator
是Iterator接口的子接口，可以进行双向输出

2.Vector基本操作

添加：
add(E item);
add(int index, E item);
删除：
remove(object o);
remove(int index);
获取：
get(int index);
修改：
set(int index, E item);

四、Stack

1.Stack接口特性

栈：利用vector实现了一个栈，线程安全。
class Stack extends Vector

2.Stack基本使用

添加：push();
取出栈顶元素并删除：pop();
取出栈顶元素不删除：peek();

五、总结

1. LinkedList和ArrayList的区别

属于List接口下的集合
a. 底层数据结构：ArrayList数组 LinkedList双向链表
b. 使用场景：
LinkedList更适合添加删除方法比较频繁的操作，不会有数据的移动
而ArrayList随机的添加删除时，会造成数据的移动，导致效率过低。ArrayList适合于随机访问操作比较频繁的。
注意：随机
c. 源码实现：
ArrayList底层结构为数组，初始容量为0，第一次扩容10，之后1.5倍扩容
LinkedList无容量的概念两者都实现了List接口，数据可以为null，可重复，且为插入有序

2. ArrayList和Vector的区别

（1）使用没有区别
（2）源码上：
a. 底层数据结构：都是数据
b. 构造函数：初始化时机
ArrayList初始数组大小为空，在添加第一个元素时，容量变为10；
Vector的初始数组容量为10；
c. grow()：
ArrayList：第一次扩容容量为10，之后呈1.5倍扩容
Vector：如果capacityIncrement不大于0的话，Vector 2倍扩容
如果capacityIncrement小于0，Vector容量扩大capacityIncrement个
默认情况下Vector为 2 倍扩容，默认情况下capacityIncrement为0；
如果增长因子大于0，扩大增长因子个大小；
capacityIncrement：增长因子
扩容方法：Vector更合理
ArrayList 每次扩容为1.5倍，但Vector可控制增长因子，可以有效的避免空间浪费。
d. 线程安全：
Vector中所有的方法都添加了synchronized锁，所以Vector是线程安全的。
ArrayList没有加锁处理所以Vector是线程不安全的。

3. 什么时候该用vector，什么时候用ArrayList

使用场景：线程安全问题
多线程条件下需要考虑线程安全问题选择Vector，如果不考虑则使用ArrayList
不用考虑线程安全问题时为什么不使用Vector：加锁操作非常耗时

4. 什么时候该用LinkedList，什么时候用ArrayList

LinkedList更适合添加删除方法比较频繁的操作，因为不会有数据的移动
ArrayList随机的添加删除时，会造成数据的移动，导致效率过低。ArrayList适合于随机访问操作比较频繁的。

5. 数组和集合的区别

a. 数组是静态的，集合是动态的；
b. 集合功能更全面（例如：下标是否越界）
c. 数组需要指定类型Integer[] arr,存储的数据必须是这个类型；
集合创建时不需要（类型可有可无）如果有存储类型必须为这个类型，如果没有存储数据类型任意。
d. 数组在指定类型时既可以使用普通类型，也可以使用引用类型；
Integer[] arr int[] brr
集合只能使用引用类型。
e. 数组的优势：数组是JAVA的一个内置类型，数组效率更高。
f. 使用场景
对元素的数量有一定的判断，并且轻易不会发生改变，存储好的数据后续不会有太多复杂的操作。集合与之相反。