Java 基础实习 - List

在看 JDK 1.6 的源码，用以补习自己的 Java 基础。

java.util 包中包含 collection 框架、遗留的 collection 类、事件模型、日期和时间设施、国际化和各种实用工具类（字符串标记生成器、随机数生成器和位数组）。

在这里对 List 进行一个小结。
在接口定义中描述为：

引用

有序的 collection （也称为 序列）。此接口的用户可以对列表中每个元素的插入位置进行精确地控制。用户可以根据元素的整数索引（在列表中的位置）访问元素，并搜索列表中的元素。与 set 不同，列表通常允许重复的元素。……

简单的说 List 的特性：有序，允许重复元素，实现迭代器。

下面看具体的实现类，包括
Vector
Stack
ArrayList
LinkedList
ArrayDeque

Vector 和 Stack 是遗留的 collection 类。Vector 的所有方法都标识有 synchronized 以保证其线程同步的特性。

Stack 继承至 Vector 并添加了堆栈相关的特性（pop, push, peek）。因为其继承关系，其所有方法也是线程安全的。

ArrayList 是在 JDK 1.2 中对数据结构相关的工具类重新抽象整理的结果，在功能上与 Vector 完全一至，但去除了对线程安全的保证。
不过可以通过

List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(...));

来实现线程安全。故在代码中应该优先考虑使用 ArrayList 而非 Vector。

ArrayList 使用数组的形式实现数据存储，在添加数据的过程中会按照 (size * 3 )/2 + 1 的规则自动扩充。对比 Vector，Vector 可设置一个 自增量，在需要扩充时自动增加 自增量大小的空间或自动增大到原大小的一倍（ 自增量设置为0或小于0时）。

LinkedList 使用内部类的形式存储数据，失去了 ArrayList 随机访问数据的特性（可随机访问的列表会实现标识接口 RandomAccess）。LinkedList 实现了 Queue 和 Deque 接口，使其实现了队列及双向队列的特性。但在 JDK 1.6 版本之后，建议优先使用 ArrayDeque 来实现队列和堆栈，以获得更高的运行时效率。
在数据量非常大的时候，可以使用 LinkedList 以获得平衡的数据添加效率。因为 LinkedList 不需要去重新开辟新的 array 空间。(add at 2011-03-31)

以上列表的实现都可以插入 null，但这一操作是不被推荐的。因为在一些方法中，null 会用作特殊用途。如队列（Queue），pop()方法返回 null 表示队列为空。

ArrayDeque 是在 JDK 1.6 中引入的新类。此类实现了 List, Deque 接口，是一个双向队列实现。在此队列中使用数组存储数据，使用两个指针记录列队的头尾以实现循环队列。因为是循环队列的实现，因此该队列牺牲了随机访问的特性而节约了空间的开销。但其访问效率在 LinkedList 之上，在 JDK 文档中被推荐代替 LinkedList 和 Stack 类。

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一些好玩的测试：

public void testHashCode() {
	List list = new ArrayList();
	System.out.println("hashcode:" + list.hashCode()); //  hashcode:1
	list.add(null);
	System.out.println("hashcode:" + list.hashCode()); // hashcode:31
	list.add(null);
	System.out.println("hashcode:" + list.hashCode()); // hashcode:961
}

public void testTime() {
	int N = 100000;

	List<String> arrayList = new ArrayList<String>(N);
	List<String> linkedList = new LinkedList<String>();

	for (int i = 0; i < N; i++) {
		arrayList.add("" + i);
		linkedList.add("" + i);
	}

	{
		Iterator<String> it = arrayList.iterator();
		Date start = new Date();
		StringBuffer sb = new StringBuffer();
		while (it.hasNext()) {
			sb.append(it.next());
		}
		Date end = new Date();
		System.out.println("\ntime for arrayList used iterator:"
				+ (end.getTime() - start.getTime()));

		start = new Date();
		sb = new StringBuffer();
		for (int i = 0; i < arrayList.size(); i++) {
			sb.append(arrayList.get(i));
		}
		end = new Date();
		System.out.println("\ntime for arrayList used for loop:"
				+ (end.getTime() - start.getTime()));
	}
	{
		Iterator<String> it = linkedList.iterator();
		Date start = new Date();
		StringBuffer sb = new StringBuffer();
		while (it.hasNext()) {
			sb.append(it.next());
		}
		Date end = new Date();
		System.out.println("\ntime for linkedList used iterator:"
				+ (end.getTime() - start.getTime()));

		start = new Date();
		sb = new StringBuffer();
		for (int i = 0; i < linkedList.size(); i++) {
			sb.append(linkedList.get(i));
		}
		end = new Date();
		System.out.println("\ntime for linkedList used for loop:"
				+ (end.getTime() - start.getTime()));
	}
}
// output:(单位是毫秒)
// time for arrayList used iterator:16
// time for arrayList used for loop:15
// time for linkedList used iterator:0
// time for linkedList used for loop:92168

public void testArrayCopy () {
	// Prepare arrays
	User[] array = new User[10];
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		array[i] = new User("" + i);
	}
	
	User[] newArray = new User[10];
	System.arraycopy(array, 2, newArray, 1, 8);
	for (User user:newArray) {
		System.out.print(", " + user);
	}
	System.out.println();
	// modify array
	newArray[1].setName("change");
	for (int i = 0; i < 10; i++) {
		System.out.print(", " + array[i]);
	}
}
class User{
	String name;
	protected User() {
	}
	public User(String name) {
		this.name = name;
	}
	public String getName() {
		return name;
	}
	public void setName(String name) {
		this.name = name;
	}
	public String toString() {
		return " \"" + name + "\" ";
	}
}
// output:
// , null,  "2" ,  "3" ,  "4" ,  "5" ,  "6" ,  "7" ,  "8" ,  "9" , null
// ,  "0" ,  "1" ,  "change" ,  "3" ,  "4" ,  "5" ,  "6" ,  "7" ,  "8" ,  "9"

public void testToArray() {
	List<String> list = new ArrayList<String>();
	list.add("1");
	list.add("2");
	list.add("3");
	
	String[] str = new String[5];
	str[3] = "4";
	str[4] = "5";
	String[] newStr = list.toArray(str);
	for (String s : newStr) {
		System.out.print(", " + s);
	}
}
// output: , 1, 2, 3, null, 5