List集合總結，對比分析ArrayList，Vector，LinkedList

前面已經寫了三篇關於Java集合的文章，包括：

Java集合 ArrayList原理及使用

再說Java集合，subList之於ArrayList

Java集合 LinkedList的原理及使用

關於Vector，它的實現和ArrayList很是相似，就再也不單開一個章節來說了，如今咱們來對Java集合作一個概括總結。

一. List框架圖

首先上面的框架圖能夠代表順序的關聯關係，但並不全面，如ArrayList在繼承了AbstractList抽象類的同時還實現了List接口。

1. List是一個接口，繼承了Collection，同時Collection繼承了Iterable，代表List的實現類都是可用迭代遍歷的；
2. AbstractList是一個抽象類，實現了List接口，同時繼承了AbstractCollection，針對一些經常使用方法，如add()，set()，remove()，給了默認實現，固然在具體的實現類中基本都重寫了，該類中沒有get()，size()方法。
3. AbstractSequentialList是一個抽象類，繼承了AbstractList抽象類，實現了不少雙向鏈表中根據索引操做的方法。
4. ArrayList、Vector、LinkedList、Stack都是具體的實現類。

二. ArrayList、Vector對比分析

類型	線程安全	內部結構		擴容規則	執行效率	序列化
ArrayList	否	數組Object[]	10	數組足夠最小長度*1.5	高	是
Vector	是	數組Object[]	10	默認數組足夠最小長度*2，可自定義每次擴容數量	低	是

Vertor擴容方法：

private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    //capacityIncrement參數可經過構造函數傳遞進來，若沒傳遞該參數，則數組大小設置爲elementData.length * 2
    int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
                                     capacityIncrement : oldCapacity);
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    //擴容有上限
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

三. ArrayList、LinkedList對比分析

類型	內部結構	插入效率(正常狀況)	刪除效率(正常狀況)	順序遍歷效率	隨機遍歷效率	佔用內存	序列化
ArrayList	數組Object[]	低	低	高	高	低	是
LinkedList	雙向鏈表Node	高	高	高	低	高	是

上述的對比都是基於大數據量的狀況下，若是隻是幾個元素或幾十個元素，它們之間並無多大區別。

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問：插入效率爲什麼說正常狀況下ArrayList低，LinkedList高呢？

答：咱們清楚ArrayList之因此插入效率低，有兩個緣由會形成時間的消耗。

​ 第一，當底層數組空間不足時須要擴容，擴容後需進行數組拷貝

​ 第二，當不在數組末尾插入數據，那麼就須要移動數組元素

​ 知道了其插入效率低的緣由後，那麼很明顯，數據擴容及拷貝只有在數組空間不足時才發生，若是咱們正確使用，就像《阿里巴巴Java開發手冊》中提到咱們在建立集合對象時，就傳遞參數預先設置好數組大小，那麼插入效率是很是高的；而90%的狀況下咱們在添加元素時都調用的是add(E e)，直接在末尾添加元素，不多調用add(int index, E e)在數組中部添加元素，這樣其實移動數組元素就不多發生，所以插入效率也很高。

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問：刪除效率爲什麼說正常狀況下ArrayList低，LinkedList高呢？

答：由於刪除效率高、低不是絕對的。其實刪除操做能夠分爲兩部分。

​ 第一：找到要刪除的元素，這個經過索引找，ArrayList的執行效率要遠高於LinkedList的執行效率；經過equals找則須要遍歷整個集合，ArrayList和LinkedList執行效率基本一致。

​ 第二：刪除元素及後續操做，這個若是刪除是最後一個元素，執行效率基本一致；若是是刪除的中間元素，那麼ArrayList需進行數組元素移動，而LinkedList只需搭建起該元素的上一個節點和下一個節點的關係便可，LinkedList執行效率高於ArrayList。

​ 所以，需根據實際狀況纔可判斷實際的執行效率。

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問：遍歷效率這個問題怎麼說？

答：ArrayList經過數組實現，自然能夠經過數組下標讀取數據，順序遍歷、隨機遍歷效率都很是高；LinkedList經過雙向鏈表實現，順序遍歷時，可直接經過本節點.next()直接找到相關聯的下一個節點，效率很高，而若是LinkedList隨機遍歷時，首先需判斷（傳遞的索引值與集合長度/2）的大小，來肯定接下來是應該從第一個節點開始找仍是最後節點開始找，越是靠近集合中部、集合越大，隨機遍歷執行效率越低。

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四. 總結

本文對List集合進行了總結，包括類結構圖，ArrayList和Vector對比分析，ArrayList和LinkedList的對比分析，如有不對之處，請批評指正，望共同進步，謝謝！