集合四课之一 List接口下，ArrayList、vector和LinkedList介绍与区别 附带速记卡

List接口下，ArrayList、vector和LinkedList区别

一 .体系结构图

在正式开始前，我们些梳理一下List接口下的结构图

有了结构概念后，我们再来慢慢趴掉List接口的衣服，看清它的内在

二.List速记卡

福利 ： List速记卡

三. ArrayList和LinkedList介绍

ArrayList和LinkedList的概念性介绍，我不再赘述，上面的速记卡中其实已然很清楚，而俩者的介绍也一般是在对比中开展的；
ArrayList数据结构为数组，相对比较容易理解；LinkedList数据结构为双向链表结构，实现基础是类中维护Entry对象或Node节点来完成，值得推敲
具体可以看本人如下俩篇博文，很有必要
LinkedList源码解析 基于Node结构
LinkedList源码解析 基于Entry结构 以及链表介绍

以下主要从时间复杂度 和空间复杂度 俩方面做出剖析

情景一： 插入操作

首先一点关键的是，ArrayList的内部实现是基于基础的对象数组的，因此，它使用get方法访问列表中的任意一个元素时(random-access)，它的速度要比LinkedList快。LinkedList中的get方法是按照顺序从列表的一端开始检查，直到另外一端。对LinkedList而言，访问列表中的某个指定元素没有更快的方法了。
假设我们有一个很大的列表，它里面的元素已经排好序了，这个列表可能是ArrayList类型的也可能是LinkedList类型的，现在我们对这个列表来进行二分查找(binary search)，比较列表是ArrayList和LinkedList时的查询速度，看下面的程序：

package com.mangocity.test; 
import java.util.LinkedList; 
import java.util.List; 
import java.util.Random; 
import java.util.ArrayList; 
import java.util.Arrays; 
import java.util.Collections; 
public class TestList ...{ 
     public static final int N=50000;
     public static List values;
     static...{ 
         Integer vals[]=new Integer[N];
         Random r=new Random();
         for(int i=0,currval=0;i<N;i++)...{ 
             vals=new Integer(currval); 
             currval+=r.nextInt(100)+1; 
         }
         values=Arrays.asList(vals); 
     }
     static long timeList(List lst)...{ 
         long start=System.currentTimeMillis(); 
         for(int i=0;i<N;i++)...{ 
             int index=Collections.binarySearch(lst, values.get(i)); 
             if(index!=i) 
                 System.out.println("***错误***"); 
         } 
         return System.currentTimeMillis()-start; 
     } 
     public static void main(String args[])...{ 
         System.out.println("ArrayList消耗时间："+timeList(new ArrayList(values))); 
         System.out.println("LinkedList消耗时间："+timeList(new LinkedList(values))); 
     } 
}

 ArrayList消耗时间：15
 LinkedList消耗时间：2596

这个结果不是固定的，但是基本上ArrayList的时间要明显小于LinkedList的时间。因此在这种情况下不宜用LinkedList。二分查找法使用的随机访问(randomaccess)策略，而LinkedList是不支持快速的随机访问的。对一个LinkedList做随机访问所消耗的时间与这个list的大小是成比例的。而相应的，在ArrayList中进行随机访问所消耗的时间是固定的。
这是否表明ArrayList总是比LinkedList性能要好呢？这并不一定，在某些情况下LinkedList的表现要优于ArrayList，有些算法在LinkedList中实现时效率更高。比方说，利用Collections.reverse方法对列表进行反转时，其性能就要好些。

情景二： 插入操作

package com.mangocity.test;
import java.util.*; 
public class ListDemo { 
     static final int N=50000; 
     static long timeList(List list){ 
     long start=System.currentTimeMillis(); 
     Object o = new Object(); 
     for(int i=0;i<N;i++) 
         list.add(0, o); 
     return System.currentTimeMillis()-start; 
     } 
     public static void main(String[] args) { 
         System.out.println("ArrayList耗时："+timeList(new ArrayList())); 
         System.out.println("LinkedList耗时："+timeList(new LinkedList())); 
     } 
}  


ArrayList耗时：2463
LinkedList耗时：15

当一个元素被加到ArrayList的最开端时，所有已经存在的元素都会后移，内部会new出新的数组调用Copy方法来接收新的数据，这就意味着数据移动和复制上的开销。
相反的，将一个元素加到LinkedList的最开端只是简单的为这个元素分配一个记录，然后只在修改内部Entry或Node的引用便可。
在LinkedList的开端增加一个元素的开销是固定的，而在ArrayList的开端增加一个元素的开销是与ArrayList的大小成比例的。

以面这个例子比较浅显，但为什么ArrayList和LinkedList在查询过程中差距如此大，强烈建议查看本人以下博文，通过源码来探讨根本。
切勿用普通for循环遍历LinkedList

在LinkedList中有一个私有的内部类，定义如下：
private static class Entry {
Object element;
Entry next;
Entry previous;
}
（或者定义的是Node节点，和Entry相似，都是双向链表结构）
每个Entry对象reference列表中的一个元素，同时还有在LinkedList中它的上一个元素和下一个元素。一个有1000个元素的LinkedList对象将有1000个链接在一起的Entry对象，每个对象都对应于列表中的一个元素。这样的话，在一个LinkedList结构中将有一个很大的空间开销，因为它要存储这1000个Entity对象的相关信息，但因为它可以使用内存中“零散”的内存空间，而且，只有新增Entry时才会创建新的对象，相对来ArrayList有优势。

ArrayList使用一个内置的数组来存储元素（存储数据有序且占用连续内存），这个数组的起始容量是10.当数组需要增长时，新的容量按如下公式获得：新容量=(旧容量*3)/2+1，也就是说每一次容量大概会增长50%。这就意味着，如果你有一个包含大量元素的ArrayList对象，那么最终将有很大的空间会被浪费掉，这个浪费是由ArrayList的工作方式本身造成的。如果没有足够的空间来存放新的元素，数组将不得不被重新进行分配以便能够增加新的元素。对数组进行重新分配，将会导致性能急剧下降。如果我们知道一个ArrayList将会有多少个元素，我们可以通过构造方法来指定容量。我们还可以通过trimToSize方法在ArrayList分配完毕之后去掉浪费掉的空间。

三. vector和Stack介绍

在理解ArrayList的基础上，再去理解vector和stack就很容易了，因为它们的实现底层都是通过可这数组来完成的，以下整理出概要，方便速记

• vector和stack是线程安全的，因为它们的方法上有Synchrozied同步锁，ArrayList则是线程不安全的
• stack 遵守数据先进后出原则 push（）方法添加对象，pop（）方法弹栈输出，输出结果

具体原码可查看外部博文，讲解很到位

Java 集合系列06之 Vector详细介绍(源码解析)和使用示例

End!