(转载) ArrayList,LinkedList以及Vector的区别?

本文详细探讨了ArrayList与LinkedList这两种Java集合类的底层实现机制。包括ArrayList如何利用数组存储元素,以及不同版本JDK中创建数组的区别;同时讨论了初始化ArrayList时预设长度的重要性。此外,还对比了ArrayList与Vector的同步特性,并且分析了LinkedList基于双向循环链表的实现方式,及其对查找、插入和删除操作的影响。
1. ArrayList底层是采用数组实现的(并且该数组的类型是Object类型的)

2. 如果是JDK 6.0的话,采用Array.of()方法来生成一个新的数组,如果是JDK 5.0的话,使用的是System.arraycopy方法(将数组拷贝)

3. List list = new ArrayList();时,底层会生成一个长度为10的数组来存放对象,如果预先知道List会存放多少个对象的话,最好通过new ArrayList(int length)的方式先确定数组的最小长度,如new ArrayList(50),这样能提高底层的效率。

4. 对于ArrayList与Vector来说,底层都是采用数组方式来实现的(该数组是一个Object类型的数组)

5. 对于ArrayList,所有方法都不是同步的,对于Vector,大部分是public的方法都是同步的。

6. LinkedList底层是由双向循环链表实现的,对于ArrayList,查找速度非常快,增加和删除操作非常慢。(本质上是由数组的特点来决定的)

7. 对于LinkList,查找速度非常慢,增加和删除操作非常快。(本质上是由双向循环链表的特点来决定的)
内容概要:本文介绍了一个基于冠豪猪优化算法(CPO)的无人机三维路径规划项目,利用Python实现了在复杂三维环境中为无人机规划安全、高效、低能耗飞行路径的完整解决方案。项目涵盖空间环境建模、无人机动力学约束、路径编码、多目标代价函数设计以及CPO算法的核心实现。通过体素网格建模、动态障碍物处理、路径平滑技术和多约束融合机制,系统能够在高维、密集障碍环境下快速搜索出满足飞行可行性、安全性与能效最优的路径,并支持在线重规划以适应动态环境变化。文中还提供了关键模块的代码示例,包括环境建模、路径评估和CPO优化流程。; 适合人群:具备一定Python编程基础和优化算法基础知识,从事无人机、智能机器人、路径规划或智能优化算法研究的相关科研人员与工程技术人员,尤其适合研究生及有一定工作经验的研发工程师。; 使用场景及目标:①应用于复杂三维环境下的无人机自主导航与避障;②研究智能优化算法(如CPO)在路径规划中的实际部署与性能优化;③实现多目标(路径最短、能耗最低、安全性最高)耦合条件下的工程化路径求解;④构建可扩展的智能无人系统决策框架。; 阅读建议:建议结合文中模型架构与代码示例进行实践运行,重点关注目标函数设计、CPO算法改进策略与约束处理机制,宜在仿真环境中测试不同场景以深入理解算法行为与系统鲁棒性。
<think>我们正在讨论Java中ArrayListLinkedListVector区别。根据引用内容,我们可以总结如下: 1. 底层数据结构: - ArrayList:动态数组(引用[1][3][4]) - LinkedList:双向链表(引用[2][3][4]) - Vector:动态数组(引用[1][3][4][5]) 2. 线程安全性: - ArrayList:非线程安全(引用[1][3][4]) - LinkedList:非线程安全(引用[2][4]) - Vector:线程安全(方法用synchronized修饰)(引用[1][3][4][5]) 3. 扩容机制: - ArrayList:默认初始容量10,扩容为原来的1.5倍(引用[1][4][5]) - Vector:默认初始容量10,扩容为原来的2倍(可以设置增长因子)(引用[1][4][5]) - LinkedList:链表结构,无需扩容(引用[2][3][4]) 4. 性能特点: - ArrayList: - 查询快(随机访问,通过索引直接定位)(引用[2][3][4]) - 增删慢(特别是在中间位置,因为需要移动元素)(引用[2][3][4]) - LinkedList: - 查询慢(需要遍历链表)(引用[2][3][4]) - 增删快(只需要改变相邻节点的引用)(引用[2][3][4]) - Vector: - 与ArrayList类似,但由于同步,性能较低(引用[1][3][4][5]) 5. 构造方法: - ArrayList:三个构造方法(无参、指定初始容量、通过集合构造)(引用[1]) - Vector:四个构造方法(比ArrayList多了一个可以指定增长因子的构造方法)(引用[1]) - LinkedList:构造方法类似,但不需要指定容量(引用[2][3]) 6. 其他: - ArrayListVector允许null元素,LinkedList也允许(引用[4]) - Vector是Java早期版本中的类,ArrayListLinkedList是Java1.2引入的集合框架的一部分(引用[4]) 根据以上总结,我们可以用表格形式展示主要区别,并分别说明适用场景。 注意:在回答中,我们要引用参考的段落,在相关位置添加引用标记。</think>### Java中ArrayListLinkedListVector区别详解 #### 1. **底层数据结构与实现原理** | **集合类** | 数据结构 | 实现原理 | |-------------|-----------------|------------------------------------------------------------------------------------------------------| | **ArrayList** | 动态数组 | 基于动态数组实现,初始容量为10。当空间不足时,**自动扩容为原容量的1.5倍**(如10→15)[^1][^4][^5] | | **LinkedList**| 双向链表 | 每个节点包含前驱/后继指针,通过`Node<E> prev/item/next`实现链式存储。无需扩容,按需动态添加节点[^2][^3][^4] | | **Vector** | 动态数组 | 与ArrayList类似,但扩容时**容量翻倍**(如10→20),且支持自定义增长因子[^1][^4][^5] | #### 2. **线程安全性与性能** | **特性** | ArrayList | LinkedList | Vector | |---------------|----------------|----------------|----------------| | **线程安全** | ❌ 非线程安全 | ❌ 非线程安全 | ✅ 线程安全(方法用`synchronized`修饰)[^1][^3][^5] | | **随机访问速度** | ⚡ $O(1)$ (通过索引) | 🐢 $O(n)$ (需遍历链表) | ⚡ $O(1)$ | | **增删效率** | 尾部操作:$O(1)$ <br> 中间操作:$O(n)$ | 任意位置:$O(1)$ <br>(仅需修改指针)[^2][^3] | 同ArrayList,但因同步锁导致实际更慢 | | **内存占用** | 连续内存空间,缓存友好 | 节点存储额外指针(prev/next),内存开销更大 | 同ArrayList | #### 3. **适用场景对比** | **场景** | 推荐集合类 | 原因 | |-----------------------|---------------|--------------------------------------------------------------------| | **高频查询/随机访问** | `ArrayList` | 数组索引直接定位,$O(1)$时间复杂度[^2][^3] | | **频繁增删(尤其中间位置)** | `LinkedList` | 链表修改指针即可,无需移动元素[^2][^4] | | **多线程环境** | `Vector` | 内置同步锁保证线程安全(或使用`Collections.synchronizedList`包装ArrayList)[^1][^5] | | **内存敏感场景** | `ArrayList` | 无额外指针开销,空间利用率更高[^4] | --- ### 关键差异总结表 | **对比维度** | ArrayList | LinkedList | Vector | |------------------|--------------------|--------------------|-------------------| | **数据结构** | 动态数组 | 双向链表 | 动态数组 | | **扩容机制** | 1.5倍扩容 | 无需扩容 | 2倍扩容 | | **线程安全** | 否 | 否 | 是 | | **get/set效率** | $O(1)$ | $O(n)$ | $O(1)$ | | **add/remove效率**| 尾部$O(1)$,中间$O(n)$ | 任意位置$O(1)$ | 同ArrayList,但更慢 | | **内存占用** | 低(连续存储) | 高(每个节点2个指针) | 同ArrayList | --- ### 代码示例说明 ```java // ArrayList扩容测试 List<Integer> arrList = new ArrayList<>(3); arrList.add(1); arrList.add(2); arrList.add(3); arrList.add(4); // 触发扩容:3 → 4 (实际扩容为 3*1.5=4.5 → 5) // Vector扩容测试 List<Integer> vector = new Vector<>(3); vector.add(1); vector.add(2); vector.add(3); vector.add(4); // 触发扩容:3 → 6 (3*2=6) // LinkedList增删优势 LinkedList<String> linkedList = new LinkedList<>(); linkedList.add("A"); linkedList.add(1, "B"); // 中间插入仅修改相邻节点指针 ``` --- ### 使用建议 1. **优先选择ArrayList** 90%场景适用,因多数应用以查询为主[^2][^4]。 ```java List<String> list = new ArrayList<>(); // 推荐默认选择 ``` 2. **特定场景用LinkedList** 当存在**频繁中间位置增删**且**查询较少**时选用[^3][^4]。 ```java // 消息队列场景(频繁头部删除/尾部添加) LinkedList<Message> queue = new LinkedList<>(); ``` 3. **避免直接使用Vector** 同步锁导致性能瓶颈,多线程环境下推荐: ```java // 替代方案1:包装ArrayList List<Object> safeList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>()); // 替代方案2:使用CopyOnWriteArrayList(读多写少场景) List<Object> copyList = new CopyOnWriteArrayList<>(); ``` --- ### 相关问题 1. 为什么ArrayList的随机访问比LinkedList快? 2. 如何在多线程环境下安全使用ArrayList? 3. LinkedList在哪些具体场景下性能优于ArrayList? 4. Vector的同步锁机制如何影响并发性能? 5. 动态数组扩容时的时间复杂度是多少?如何优化频繁扩容问题? [^1]: Vector线程安全但效率低,扩容机制不同 [^2]: ArrayListLinkedList数据结构差异决定性能特点 [^3]: 数组连续存储利于查询,链表增删高效 [^4]: 适用场景取决于操作类型(查询/增删) [^5]: Vector扩容为2倍,ArrayList为1.5倍
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