Vector、ArrayList、LinkList集合框架的使用與理解

提及集合框架也是老生常談的話題，也是面試過程當中面試官高頻率問到的基礎知識，新人在學習集合框架的時候老是會常常混淆這些概念和各自特性，這裏簡單對經常使用的幾種集合作個簡單總結，若有疏漏請你們多多包涵。

首先咱們來簡單瞭解一下Java的集合框架，如圖（圖片來自網絡）：

Collection接口是咱們集合框架根接口對象，Collection接口爲咱們定義了一系列數據集合操做，包括對集合元素的增長、刪除、插入和修改以及迭代等，他的實現子類包括：

Known Indirect Subclasses AbstractCollection<E>, AbstractList<E>, AbstractQueue<E>, AbstractSequentialList<E>, AbstractSet<E>, ArrayBlockingQueue<E>, ArrayDeque<E>, ArrayList<E>, BlockingDeque<E>, BlockingQueue<E>, ConcurrentLinkedQueue<E>, ConcurrentSkipListSet<E>, CopyOnWriteArrayList<E>, and 18 others. 基本操做包括： add(Object o)：增長元素 addAll(Collection c)：... clear()：... contains(Object o)：是否包含指定元素 containsAll(Collection c)：是否包含集合c中的全部元素 iterator()：返回Iterator對象，用於遍歷集合中的元素 remove(Object o)：移除元素 removeAll(Collection c)：至關於減集合c retainAll(Collection c)：至關於求與c的交集 size()：返回元素個數 toArray()：把集合轉換爲一個數組

如上圖介紹：Collection接口類主要有三種實現類，Set集合、Queue集合以及最經常使用的List集合，這裏須要注意一下，Map不屬於Collection集合的實現類，後續會對Map集合框架進行詳解，這裏暫時跳過Map的介紹，

由於咱們今天主要講解的是List集合，這裏爲了加深對集合框架的理解列出此圖，那麼相關Set集合和Queue以及Map集合你們能夠暫時先查找相關資料，這裏暫時跳過。

List接口的具體實現類包括LinkList、ArrayList、Vector以及Stack類，如今分別對他們的使用和特性作一個簡單的介紹、

1. Vector集合簡單介紹

咱們首先看看這張圖（以下），Vector類的繼承關係：

正如上圖，Vector繼承自AbstractList抽象集合類，並實現了Serializable（序列化接口）、Cloneable（對象克隆接口）、List<E>抽象接口，繼續追查AbstractList類咱們發現（下圖）：

AbstractList抽象類實現了List接口，並繼承了AbstractCollection<E>類，

• Known Direct Subclasses

      AbstractSequentialList<E>, ArrayList<E>, Vector<E>

• Known Indirect Subclasses
  LinkedList<E>, Stack<E>

如上Api介紹：AbstractList接口直接實現子類有ArrayList<E>和Vector<E>，間接實現子類包括LinkedList<E>和Stack<E>，咱們今天要講的這幾個集合類都是AbstractList<E>的實現子類，那麼回到正題，

Vector是List接口的實現類，支持全部的包括 adding, removing, and replacing elements在內的元素操做，底層基於數組Object[]的實現，Vector全部對元素的操做是同步的，經過加鎖的方式保證數據寫入的一致性，這是Vector與其餘list子類最大的區別，既然底層數據結構是數組，那麼咱們應該知道Vector具有數組索引快，增刪慢的特性，由於增刪都須要移動數組元素位置，而數組支持經過下標能夠快速索引元素，時間複雜度O（1），可是增刪一個元素時間複雜度爲O（n-1）n。

Vector支持4種構造方法：

第一種構造方法建立一個默認的向量，默認大小爲10：

Vector()複製代碼

第二種構造方法建立指定大小的向量。

Vector(int size)複製代碼

第三種構造方法建立指定大小的向量，而且增量用incr指定. 增量表示向量每次增長的元素數目。

Vector(int size,int incr)複製代碼

第四種構造方法建立一個包含集合c元素的向量：

Vector(Collection c)複製代碼

除了Collection接口定義方法外，Vector也定義了一些方法，具體請參考Api，這裏不詳細例舉。

   2.ArrayList集合介紹：

繼承關係我就不貼出來了，前面已經作了詳細的介紹，咱們單刀直入粗暴瞭解一下ArrayList一下，ArrayList的官方描述這樣說：ArrayList繼承自List接口，支持包括 adding, removing, and replacing elements等基於動態數組實現的集合結構，全部元素都支持，包括null。

這一點跟Vector很像，既然ArrayList底層也是基於數組實現的，那豈不是增刪查的性能開銷與Vector同樣咯，在某種程度上來講的確如此，他容許對元素進行快速訪問，可是這裏須要注意，ArrayList是線程不安全的，而Vector是線程安全的操做類，也就是說在單線程狀況下ArrayList決定是你的不二選擇，可是在多線程操做下咱們須要謹慎使用ArrayList集合類，避免多線程同時寫而引發的數據不一致性，但實現同步須要很高的花費，所以，訪問Vector比訪問ArrayList慢,Vector就是由於作了這層加鎖操做在使用效率上低於ArrayList性能。

除了性能開銷上兩者有差異，固然在其餘方面也有，例如擴容，默認的擴容因子不一樣，Vector默認擴展容量是原來的一倍，而ArrayList是原來的50%，具體實現請看Api.

固然ArrayList也有本身的方法，你們也能夠經過看看源碼ArrayList有那些實現方法以及構造函數之間的差異。

3. LinkedList集合介紹 ：

一樣繼承關係也不貼出來，簡單粗暴的瞭解LinkedList集合，官方這樣描述的：LinkedList是List接口的實現類，支持包括增長、刪除、修改、查詢等操做在內的基於雙鏈表的實現類，容許操做全部元素對象包括null。

那麼LindedList集合與ArrayList、Vector集合有哪些不一樣？

咱們知道後二者是基於數組實現存儲的線性表結構，而LinedList底層是經過雙鏈表實現數據存儲相關操做，若是你們對鏈表不是很熟悉建議深刻學習一下，咱們知道鏈表對元素操做特性是遍歷慢，增刪快，不像數組基於下標的特性能夠快速訪問，只能從鏈表頭指針或尾指針進行遍歷操做，性能開銷比較大，可是基於鏈表這種指針特性，能夠快速進行元素增刪操做，並不須要內存中元素進行復制和移動，鏈表結構中元素是散列儲存的，而數組是線性排列的，故LinkedList很適合數據的動態插入和刪除，隨機訪問和遍歷速度則比較慢。

除了這些特性以外，另外，他還提供了List接口中沒有定義的方法，專門用於操做表頭和表尾元素，能夠看成堆棧、隊列和雙向隊列使用。具體方法和構造你們本身去查看Api。

4.Stack堆棧集合類：

Stack屬於Vector的子類，屬於堆棧集合類，屬於新增的集合類，官方描述是：Stack是一種後進先出(LIFO)數據結構，它表明了一組對象。它容許用戶從堆棧中彈出和推送，包括null對象。堆棧的大小沒有限制。

那麼既然知道它是堆棧結構，我相信你們應該對堆棧結構都瞭如指掌，這是咱們面向對象課程裏面很重要也是很基礎的知識，學過java的盆友都不會遺忘吧，若是真的記不清了要記得去補哦，

既然是堆棧結構，那麼它的方法確定包括pop()和 peek()吧，入棧和出戰是棧操做的最基本元素操做，固然除了這兩個你們熟知的方法還有其餘方法，具體也不例舉你們動手查一下。

那麼看到這兒今天的內容基本就結束了，最後作個小常規快速總結：

1. ArrayList是最經常使用的List實現類，內部是經過數組實現的，它容許對元素進行快速隨機訪問。當數組大小不知足時須要增長存儲能力，就要講已經有數組的數據複製到新的存儲空間中。當從ArrayList的中間位置插入或者刪除元素時，須要對數組進行復制、移動、代價比較高。所以，它適合隨機查找和遍歷，不適合插入和刪除。
2. Vector與ArrayList同樣，也是經過數組實現的，不一樣的是它支持線程的同步，即某一時刻只有一個線程可以寫Vector，避免多線程同時寫而引發的不一致性，但實現同步須要很高的花費，所以，訪問它比訪問ArrayList慢。
3. LinkedList是用鏈表結構存儲數據的，很適合數據的動態插入和刪除，隨機訪問和遍歷速度比較慢。另外，他還提供了List接口中沒有定義的方法，專門用於操做表頭和表尾元素，能夠看成堆棧、隊列和雙向隊列使用。
4. vector是線程（Thread）同步（Synchronized）的，因此它也是線程安全的，而Arraylist是線程異步（ASynchronized）的，是不安全的。若是不考慮到線程的安全因素，通常用Arraylist效率比較高。

5. 若是集合中的元素的數目大於目前集合數組的長度時，vector增加率爲目前數組長度的100%,而arraylist增加率爲目前數組長度的50%.如過在集合中使用數據量比較大的數據，用vector有必定的優點。

6. 若是查找一個指定位置的數據，vector和arraylist使用的時間是相同的，都是0(1),這個時候使用vector和arraylist均可以。而若是移動一個指定位置的數據花費的時間爲0(n-i)n爲總長度，這個時候就應該考慮到使用Linkedlist,由於它移動一個指定位置的數據
   所花費的時間爲0(1),而查詢一個指定位置的數據時花費的時間爲0(i)。
   ArrayList 和Vector是採用數組方式存儲數據，此數組元素數大於實際存儲的數據以便增長和插入元素，都容許直接序號索引元素，可是插入數據要設計到數組元素移動 等內存操做，因此索引數據快插入數據慢，
   Vector因爲使用了synchronized方法（線程安全）因此性能上比ArrayList要差
   ，LinkedList使用雙向鏈表實現存儲，按序號索引數據須要進行向前或向後遍歷，可是插入數據時只須要記錄本項的先後項便可，因此插入數度較快！

最後：List集合元素是有序可重複的集合，這與後面咱們講到的set集合和map會有所不一樣，另外List接口也提供iterator()方法，咱們前面貼出來過，咱們能夠對集合元素進行迭代輸出，屬於很是使用高效的遍歷操做，固然你也能夠經過集合for循環或者數組遍歷等操做，集合與數組之間支持互相轉換，那麼內容到此結束，謝謝你們！ 

期盼與你們一塊兒在技術的道路不斷成長，謝謝支持！