2.1 ArrayList 线程不安全，LinkedList 线程不安全，Vector 线程安全

1、ArrayList 线程不安全

1.数据结构（数组 transient Object[] elemetData;）

ArrayList的底层数据结构就是一个数组，数组元素的类型为Object类型，对ArrayList的全部操做底层都是基于数组的。

2.扩容(1.5倍，在add时初始化默认为10)

ArrayList的扩容主要发生在向ArrayList集合中添加元素的时候

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {

    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { // 判断元素数组是否为空数组

        minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); // 取较大值

    }

    ensureExplicitCapacity(minCapacity);

}

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {

    // 结构性修改加1

        modCount++;

    if (minCapacity - elementData.length > 0)

        grow(minCapacity);

}

private void grow(int minCapacity) {

    int oldCapacity = elementData.length; // 旧容量

    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 新容量为旧容量的1.5倍

    if (newCapacity - minCapacity < 0) // 新容量小于参数指定容量，修改新容量

        newCapacity = minCapacity;

    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) // 新容量大于最大容量

        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // 指定新容量

    // 拷贝扩容

    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);

}

2.线程不安全

添加操做：在object[size]上存放元素，而后size++

缘由：两个线程，A将数据存放在0的位置，A暂停，B存放数据，因为A未将size++，因此B也将数据存放在0上，而后

A和B都同时运行，size=2，可是只有位置0上有数据，因此说线程不安全

 

解决办法： 使用synchronized关键字；或用Collections类中的静态方法synchronizedList();对ArrayList进行调用便可。

 

3.类变量

 

private static final int default_capacity = 10；

当ArrayList的构造方法中没有显示指出ArrayList的数组长度时，类内部使用默认缺省时对象数组的容量大小，为10。

 

private static final Object[] empty_elementdata = {};

当ArrayList的构造方法中显示指出ArrayList的数组长度为0时，类内部将EMPTY_ELEMENTDATA 这个空对象数组赋给elemetData数组。

 

private static final Object[] defaultcapacity_empty_elementdata = {};

当ArrayList的构造方法中没有显示指出ArrayList的数组长度时，类内部使用默认缺省时对象数组为DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA。

 

transient Object[] elemetData;

ArrayList的底层数据结构，只是一个对象数组，用于存放实际元素，而且被标记为transient，也就意味着在序列化的时候此字段是不会被序列化的。

 

private int size;

实际ArrayList中存放的元素的个数，默认时为0个元素。

 

private static final int max_array_size = integer.max_value – 8;

ArrayList中的对象数组的最大数组容量为Integer.max_value – 8

 

4.构造方法

 

public ArrayList() {

// 无参构造函数，设置元素数组为空

this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;

}

 

public ArrayList(int initialCapacity) {

    if (initialCapacity > 0) { // 初始容量大于0

        this.elementData = new Object[initialCapacity]; // 初始化元素数组

    } else if (initialCapacity == 0) { // 初始容量为0

        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; // 为空对象数组

    } else { // 初始容量小于0，抛出异常

        throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity);

    }

}

public ArrayList(Collection<? extends E> c) { // 集合参数构造函数

    elementData = c.toArray(); // 转化为数组

    if ((size = elementData.length) != 0) { // 参数为非空集合

        if (elementData.getClass() != Object[].class) // 是否成功转化为Object类型数组

            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); // 不为Object数组的话就进行复制

    } else { // 集合大小为空，则设置元素数组为空

        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;

    }

}

 

 

 

6.其余方法

 

add

主要完成三件事：判断是否须要扩容；将元素添加到elementData数组的指定位置；将集合中实际的元素个数加1。

 

set

首先判断传递的元素数组下标参数是否合法，而后将原来的值取出，设置为新的值，将旧值做为返回值返回。

 

indexOf(参数可为null)，lastIndexOf(从末尾开始)

// 从首开始查找数组里面是否存在指定元素

public int indexOf(Object o) {

    if (o == null) { // 查找的元素为空

        for (int i = 0; i < size; i++) // 遍历数组，找到第一个为空的元素，返回下标

            if (elementData[i]==null)

                return i;

    } else { // 查找的元素不为空

        for (int i = 0; i < size; i++) // 遍历数组，找到第一个和指定元素相等的元素，返回下标

            if (o.equals(elementData[i]))

                    return i;

    }

    // 没有找到，返回空

    return -1;

}

 

get

检查索引值是否合法（只检查是否大于size，而没有检查是否小于0），若是所引致合法，则调用elementData(int index)方法获取值。在elementData(int index)方法中返回元素数组中指定下标的元素，而且对其进行了向下转型。

return (E) elementData[index]

 

remove

删除指定下标的元素 ，将指定下标后面一位到数组末尾的所有元素向前移动一个单位，而且把数组最后一个元素设置为null( 有利于进行GC)

 

7.优缺点

 

ArrayList的优势

ArrayList底层以数组实现，是一种随机访问模式，再加上它实现了RandomAccess接口，所以查找也就是get的时候很是快。

ArrayList在顺序添加一个元素的时候很是方便，只是往数组里面添加了一个元素而已。

根据下标遍历元素，效率高。

根据下标访问元素，效率高。

能够自动扩容，默认为每次扩容为原来的1.5倍。

 

ArrayList的缺点

插入和删除元素的效率不高。

根据元素下标查找元素须要遍历整个元素数组，效率不高。

线程不安全

 

 

2、LinkedList  线程不安全

1.数据结构(Node)

 

Node 类是LinkedList中的私有内部类，LinkedList中就是经过Node来存储集合中的元素。

E ：节点的值。

Node next：当前节点的后一个节点的引用（能够理解为指向当前节点的后一个节点的指针）

Node prev:当前节点的前一个节点的引用（能够理解为指向当前节点的前一个节点的指针）

 

private static class Node<E> {

        E item;

        Node<E> next;

        Node<E> prev;

 

        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {

            this.item = element;

            this.next = next;

            this.prev = prev;

        }

    }

 

2.扩容

链表式

2.线程安全性

不安全

 

2.变量

transient int size = 0;

用来记录LinkedList的大小 

 

transient Node<E> first;

用来表示LinkedList的头节点。

  

transient Node<E> last;

用来表示LinkedList的尾节点。

 

3.方法

 

addFirst（提供给用户的） 调用linkFirst

linkFirst （E e）   参数中的元素做为链表的第一个元素

//由于咱们须要把该元素设置为头节点，因此须要新建一个变量把头节点存储起来。

//而后新建一个节点，把next指向f，而后自身设置为头结点。

//再判断一下f是否为空，若是为空的话，说明原来的LinkedList为空，因此同时也须要把新节点设置为尾节点。

//不然就把f的prev设置为newNode。

//size和modCount自增。

    private void linkFirst(E e) {

        final Node<E> f = first;

        final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);

        first = newNode;

        if (f == null)

            last = newNode;

        else

            f.prev = newNode;

        size++;

        modCount++;

    }

 

addLast（提供给用户的） 调用linkLast

linkLast（E e）   参数中的元素做为链表的最后一个元素，与上同理

    void linkLast(E e) {

        final Node<E> l = last;

        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);

        last = newNode;

        if (l == null)

            first = newNode;

        else

            l.next = newNode;

        size++;

        modCount++;

    }

 

linkBefore  在非空节点succ以前插入元素e。

void linkBefore(E e, Node<E> succ) {

// assert succ != null;

//首先咱们须要新建一个变量指向succ节点的前一个节点，由于咱们要在succ前面插入一个节点。

//接着新建一个节点，它的prev设置为咱们刚才新建的变量，后置节点设置为succ。

//而后修改succ的prev为新节点。

//接着判断一个succ的前一个节点是否为空，若是为空的话，须要把新节点设置为为头结点。

//若是不为空，则把succ的前一个节点的next设置为新节点。

        final Node<E> pred = succ.prev;

        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);

        succ.prev = newNode;

        if (pred == null)

            first = newNode;

        else

            pred.next = newNode;

        size++;

        modCount++;

    }

 

removeFirst（提供给用户的）调用unlinkFirst 调用以前会检验参数first是否为空

unlinkFirst 删除LinkedList中第一个节点。（该节点不为空）

（而且返回删除的节点的值）它是私有方法，咱们也没有权限使用

 

  private E unlinkFirst(Node<E> f) {

        // assert f == first && f != null;

  //定义一个变量element指向待删除节点的值，接着定义一个变量next指向待删除节点的

  //下一个节点。（由于咱们须要设置f节点的下一个节点为头结点，并且须要把f节点的值设置为空）

  //接着把f的值和它的next设置为空，把它的下一个节点设置为头节点。

  //接着判断一个它的下一个节点是否为空，若是为空的话，则须要把last设置为空。不然

  //的话，须要把next的prev设置为空，由于next如今指代头节点。

        final E element = f.item;

        final Node<E> next = f.next;

        f.item = null;

        f.next = null; // help GC

        first = next;

        if (next == null)

            last = null;

        else

            next.prev = null;

        size--;

        modCount++;

        return element;

    }

 

removeLast（提供给用户的）调用unlinkLast，调用以前会检验参数last是否为空

删除LinkedList的最后一个节点。（该节点不为空）（而且返回删除节点对应的值） 

  private E unlinkLast(Node<E> l) {

        // assert l == last && l != null;

        final E element = l.item;

        final Node<E> prev = l.prev;

        l.item = null;

        l.prev = null; // help GC

        last = prev;

        if (prev == null)

            first = null;

        else

            prev.next = null;

        size--;

        modCount++;

        return element;

    }

 

unlink删除一个节点（该节点不为空） 

    E unlink(Node<E> x) {

        // assert x != null;

        final E element = x.item;

        final Node<E> next = x.next;

        final Node<E> prev = x.prev;

 

        if (prev == null) {

            first = next;

        } else {

            prev.next = next;

            x.prev = null;

        }

 

        if (next == null) {

            last = prev;

        } else {

            next.prev = prev;

            x.next = null;

        }

 

        x.item = null;

        size--;

        modCount++;

        return element;

    }

 

get(int index)调用node（）， return node(index).item;

计算指定索引上的节点（返回Node）  LinkedList还对整个作了优化，不是盲目地直接从头进行遍历，而是先比较一下index更靠近链表（LinkedList）的头节点仍是尾节点。而后进行遍历，获取相应的节点。

Node<E> node(int index) {

        // assert isElementIndex(index);

 

        if (index < (size >> 1)) {

            Node<E> x = first;

            for (int i = 0; i < index; i++)

                x = x.next;

            return x;

        } else {

            Node<E> x = last;

            for (int i = size - 1; i > index; i--)

                x = x.prev;

            return x;

        }

    }

 

 

indexof（）和contains（）

public boolean contains(Object o) {

        return indexOf(o) != -1;

    }

public int indexOf(Object o) {

        int index = 0;

        if (o == null) {

            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {

                if (x.item == null)

                    return index;

                index++;

            }

        } else {

            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {

                if (o.equals(x.item))

                    return index;

                index++;

            }

        }

        return -1;

    }

 

remove从LinkedList中删除指定元素。（且只删除第一次出现的指定的元素）

public boolean remove(Object o) {

        if (o == null) {

            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {

                if (x.item == null) {

                    unlink(x);

                    return true;

                }

            }

        } else {

            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {

                if (o.equals(x.item)) {

                    unlink(x);

                    return true;

                }

            }

        }

        return false;

    }

 

addAll(int index, Collection<? extends E> c)

 

// 首先调用一下空的构造器。

//而后调用addAll(c)方法。

  public LinkedList(Collection<? extends E> c) {

        this();

        addAll(c);

    }

//经过调用addAll(int index, Collection<? extends E> c) 完成集合的添加。

  public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {

        return addAll(size, c);

    }

//重点来了。（仍是建议你们本身手动写一次源码实现。）

//几乎全部的涉及到在指定位置添加或者删除或修改操做都须要判断传进来的参数是否合法。

// checkPositionIndex(index)方法就起这个做用。该方法后面会介绍。  

    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {

        checkPositionIndex(index);

//先把集合转化为数组，而后为该数组添加一个新的引用（Objext[] a）。

        Object[] a = c.toArray();

//新建一个变量存储数组的长度。

        int numNew = a.length;

//若是待添加的集合为空，直接返回，无需进行后面的步骤。后面都是用来把集合中的元素添加到

//LinkedList中。

        if (numNew == 0)

            return false;

//这里定义了两个节点：（读这里的程序的时候，强烈建议本身画一个图，辅助你理解这个过程）。

//Node<E> succ：指代待添加节点的位置。

//Node<E> pred：指代待添加节点的前一个节点。

//下面的代码是依据新添加的元素的位置分为两个分支：

//①新添加的元素的位置位于LinkedList最后一个元素的后面。

//新添加的元素的位置位于LinkedList中。

//若是index==size;说明此时须要添加LinkedList中的集合中的每个元素都是在LinkedList

//最后面。因此把succ设置为空，pred指向尾节点。

//不然的话succ指向插入待插入位置的节点。这里用到了node（int index）方法，这个方法

//后面会详细分析，这里只须要知道该方法返回对应索引位置上的Node（节点）。pred指向succ节点的前一个节点。

//上面分析的这几步若是看不懂的话，能够本身画个图，清晰明了^_^。

        Node<E> pred, succ;

        if (index == size) {

            succ = null;

            pred = last;

        } else {

            succ = node(index);

            pred = succ.prev;

        }

//接着遍历数组中的每一个元素。在每次遍历的时候，都新建一个节点，该节点的值存储数组a中遍历

//的值，该节点的prev用来存储pred节点，next设置为空。接着判断一下该节点的前一个节点是否为

//空，若是为空的话，则把当前节点设置为头节点。不然的话就把当前节点的前一个节点的next值

//设置为当前节点。最后把pred指向当前节点，以便后续新节点的添加。

        for (Object o : a) {

            @SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;

            Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);

            if (pred == null)

                first = newNode;

            else

                pred.next = newNode;

            pred = newNode;

        }

//这里仍然和上面同样，分两种状况对待：

//①当succ==null（也就是新添加的节点位于LinkedList集合的最后一个元素的后面），

//经过遍历上面的a的全部元素，此时pred指向的是LinkedList中的最后一个元素，因此把

//last指向pred指向的节点。

//当不为空的时候，代表在LinkedList集合中添加的元素，须要把pred的next指向succ上，

//succ的prev指向pred。

//最后把集合的大小设置为新的大小。

//modCount（修改的次数）自增。

        if (succ == null) {

            last = pred;

        } else {

            pred.next = succ;

            succ.prev = pred;

        }

 

        size += numNew;

modCount++;

    return true; }

 

4.优缺点

优势

LinkedList的优势在于删除和添加数据所消耗的资源较少，且比ArrayList效率高。 

缺点

线程不安全，查找消耗的资源大，效率低，不能随机访问。

 

3、Vector 线程安全

1.数据结构

Vector可实现自动增加的对象数组

建立了一个向量类的对象后，能够往其中随意插入不一样类的对象，即不需顾及类型也不需预先选定向量的容量，并能够方便地进行查找。

对于预先不知或者不肯预先定义数组大小，而且须要频繁地进行查找，插入，删除工做的状况，能够考虑使用向量类。

2.扩容（翻倍或添加指定大小，在new时初始化默认为10 ）

public vector(int initialcapacity,int capacityIncrement)

参数capacityincrement给定了每次扩充的扩充值。当capacityincrement为0的时候，则每次扩充一倍，利用这个功能能够优化存储。

2.线程安全性

它支持线程的同步，即某一时刻只有一个线程可以写Vector，避免多线程同时写而引发的不一致性，但实现同步须要很高的花费

 

2.构造方法

public vector()

public vector(int initialcapacity,int capacityIncrement)

public vector(int initialcapacity)

使用第一种方法系统会自动对向量进行管理，若使用后两种方法，则系统将根据参数，initialcapacity设定向量对象的容量（即向量对象可存储数据的大小），当真正存放的数据个数超过容量时。系统会扩充向量对象存储容量。

参数capacityincrement给定了每次扩充的扩充值。当capacityincrement为0的时候，则每次扩充一倍，利用这个功能能够优化存储。

 

3.其余方法

 

插入功能： 

（1）public final synchronized void adddElement(Object obj) 

         将obj插入向量的尾部。obj能够是任何类型的对象。对同一个向量对象，亦能够在其中插入不一样类的对象。但插入的应是对象而不是数值，因此插入数值时要注意将数组转换成相应的对象。 

          例如：要插入整数1时，不要直接调用v1.addElement(1),正确的方法为： 

 

Vector v1 = new Vector();

Integer integer1 = new Integer(1);

v1.addElement(integer1);

 

(2) public final synchronized void setElementAt(Object obj,int index) 

   将index处的对象设置成obj，原来的对象将被覆盖。 

 

 

(3) public final synchronized void insertElementAt(Object obj,int index) 

    在index指定的位置插入obj，原来对象以及此后的对象依次日后顺延。

 

 

删除功能： 

(1) public final synchronized void removeElement(Object obj) 

    从向量中删除obj,如有多个存在，则从向量头开始试，删除找到的第一个与obj相同的向量成员。 

 

 

(2) public final synchronized void removeAllElement(); 

     删除向量全部的对象 

 

 

(3) public fianl synchronized void removeElementAt(int index) 

     删除index所指的地方的对象

 

 

查询搜索功能： 

(1)public final int indexOf(Object obj) 

从向量头开始搜索obj,返回所遇到的第一个obj对应的下标，若不存在此obj,返回-1. 

 

 

(2)public final synchronized int indexOf(Object obj,int index) 

从index所表示的下标处开始搜索obj. 

 

 

(3)public final int lastindexOf(Object obj) 

从向量尾部开始逆向搜索obj. 

 

 

(4)public final synchornized int lastIndex(Object obj,int index) 

从index所表示的下标处由尾至头逆向搜索obj. 

 

 

(5)public final synchornized firstElement() 

获取向量对象中的首个obj 

 

 

(6)public final synchornized Object lastElement() 

获取向量对象的最后一个obj

 

 

其余功能:

(1) public final int size(); 

   此方法用于获取向量元素的个数。它们返回值是向量中实际存在的元素个数，而非向量容量。能够调用方法capacity()来获取容量值。

 

 

(2)  public final synchronized void setSize(int newsize); 

   此方法用来定义向量的大小，若向量对象现有成员个数已经超过了newsize的值，则超过部分的多余元素会丢失。 

 

程序中定义Enumeration类的一个对象Enumeration是java.util中的一个接口类， 

 

(3) public final synchronized Enumeration elements(); 

   此方法将向量对象对应到一个枚举类型。java.util包中的其余类中也都有这类方法，以便于用户获取对应的枚举类型。

 

 

   在Enumeration中封装了有关枚举数据集合的方法。 

  　　方法 hasMoreElement() 来判断集合中是否还有其余元素。

 

        方法 nextElement() 来获取下一个元素