Vector、ArrayList、LinkList集合框架的使用与理解

提及集合框架也是老生常谈的话题，也是面试过程当中面试官高频率问到的基础知识，新人在学习集合框架的时候老是会常常混淆这些概念和各自特性，这里简单对经常使用的几种集合作个简单总结，若有疏漏请你们多多包涵。

首先咱们来简单了解一下Java的集合框架，如图（图片来自网络）：

Collection接口是咱们集合框架根接口对象，Collection接口为咱们定义了一系列数据集合操做，包括对集合元素的增长、删除、插入和修改以及迭代等，他的实现子类包括：

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)：增长元素 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对象，用于遍历集合中的元素 remove(Object o)：移除元素 removeAll(Collection c)：至关于减集合c retainAll(Collection c)：至关于求与c的交集 size()：返回元素个数 toArray()：把集合转换为一个数组

如上图介绍：Collection接口类主要有三种实现类，Set集合、Queue集合以及最经常使用的List集合，这里须要注意一下，Map不属于Collection集合的实现类，后续会对Map集合框架进行详解，这里暂时跳过Map的介绍，

由于咱们今天主要讲解的是List集合，这里为了加深对集合框架的理解列出此图，那么相关Set集合和Queue以及Map集合你们能够暂时先查找相关资料，这里暂时跳过。

List接口的具体实现类包括LinkList、ArrayList、Vector以及Stack类，如今分别对他们的使用和特性作一个简单的介绍、

1. Vector集合简单介绍

咱们首先看看这张图（以下），Vector类的继承关系：

正如上图，Vector继承自AbstractList抽象集合类，并实现了Serializable（序列化接口）、Cloneable（对象克隆接口）、List<E>抽象接口，继续追查AbstractList类咱们发现（下图）：

AbstractList抽象类实现了List接口，并继承了AbstractCollection<E>类，

• Known Direct Subclasses

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

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

如上Api介绍：AbstractList接口直接实现子类有ArrayList<E>和Vector<E>，间接实现子类包括LinkedList<E>和Stack<E>，咱们今天要讲的这几个集合类都是AbstractList<E>的实现子类，那么回到正题，

Vector是List接口的实现类，支持全部的包括 adding, removing, and replacing elements在内的元素操做，底层基于数组Object[]的实现，Vector全部对元素的操做是同步的，经过加锁的方式保证数据写入的一致性，这是Vector与其余list子类最大的区别，既然底层数据结构是数组，那么咱们应该知道Vector具有数组索引快，增删慢的特性，由于增删都须要移动数组元素位置，而数组支持经过下标能够快速索引元素，时间复杂度O（1），可是增删一个元素时间复杂度为O（n-1）n。

Vector支持4种构造方法：

第一种构造方法建立一个默认的向量，默认大小为10：

Vector()复制代码

第二种构造方法建立指定大小的向量。

Vector(int size)复制代码

第三种构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长的元素数目。

Vector(int size,int incr)复制代码

第四种构造方法建立一个包含集合c元素的向量：

Vector(Collection c)复制代码

除了Collection接口定义方法外，Vector也定义了一些方法，具体请参考Api，这里不详细例举。

   2.ArrayList集合介绍：

继承关系我就不贴出来了，前面已经作了详细的介绍，咱们单刀直入粗暴了解一下ArrayList一下，ArrayList的官方描述这样说：ArrayList继承自List接口，支持包括 adding, removing, and replacing elements等基于动态数组实现的集合结构，全部元素都支持，包括null。

这一点跟Vector很像，既然ArrayList底层也是基于数组实现的，那岂不是增删查的性能开销与Vector同样咯，在某种程度上来讲的确如此，他容许对元素进行快速访问，可是这里须要注意，ArrayList是线程不安全的，而Vector是线程安全的操做类，也就是说在单线程状况下ArrayList决定是你的不二选择，可是在多线程操做下咱们须要谨慎使用ArrayList集合类，避免多线程同时写而引发的数据不一致性，但实现同步须要很高的花费，所以，访问Vector比访问ArrayList慢,Vector就是由于作了这层加锁操做在使用效率上低于ArrayList性能。

除了性能开销上两者有差异，固然在其余方面也有，例如扩容，默认的扩容因子不一样，Vector默认扩展容量是原来的一倍，而ArrayList是原来的50%，具体实现请看Api.

固然ArrayList也有本身的方法，你们也能够经过看看源码ArrayList有那些实现方法以及构造函数之间的差异。

3. LinkedList集合介绍 ：

一样继承关系也不贴出来，简单粗暴的了解LinkedList集合，官方这样描述的：LinkedList是List接口的实现类，支持包括增长、删除、修改、查询等操做在内的基于双链表的实现类，容许操做全部元素对象包括null。

那么LindedList集合与ArrayList、Vector集合有哪些不一样？

咱们知道后二者是基于数组实现存储的线性表结构，而LinedList底层是经过双链表实现数据存储相关操做，若是你们对链表不是很熟悉建议深刻学习一下，咱们知道链表对元素操做特性是遍历慢，增删快，不像数组基于下标的特性能够快速访问，只能从链表头指针或尾指针进行遍历操做，性能开销比较大，可是基于链表这种指针特性，能够快速进行元素增删操做，并不须要内存中元素进行复制和移动，链表结构中元素是散列储存的，而数组是线性排列的，故LinkedList很适合数据的动态插入和删除，随机访问和遍历速度则比较慢。

除了这些特性以外，另外，他还提供了List接口中没有定义的方法，专门用于操做表头和表尾元素，能够看成堆栈、队列和双向队列使用。具体方法和构造你们本身去查看Api。

4.Stack堆栈集合类：

Stack属于Vector的子类，属于堆栈集合类，属于新增的集合类，官方描述是：Stack是一种后进先出(LIFO)数据结构，它表明了一组对象。它容许用户从堆栈中弹出和推送，包括null对象。堆栈的大小没有限制。

那么既然知道它是堆栈结构，我相信你们应该对堆栈结构都了如指掌，这是咱们面向对象课程里面很重要也是很基础的知识，学过java的盆友都不会遗忘吧，若是真的记不清了要记得去补哦，

既然是堆栈结构，那么它的方法确定包括pop()和 peek()吧，入栈和出战是栈操做的最基本元素操做，固然除了这两个你们熟知的方法还有其余方法，具体也不例举你们动手查一下。

那么看到这儿今天的内容基本就结束了，最后作个小常规快速总结：

1. ArrayList是最经常使用的List实现类，内部是经过数组实现的，它容许对元素进行快速随机访问。当数组大小不知足时须要增长存储能力，就要讲已经有数组的数据复制到新的存储空间中。当从ArrayList的中间位置插入或者删除元素时，须要对数组进行复制、移动、代价比较高。所以，它适合随机查找和遍历，不适合插入和删除。
2. Vector与ArrayList同样，也是经过数组实现的，不一样的是它支持线程的同步，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，所以，访问它比访问ArrayList慢。
3. LinkedList是用链表结构存储数据的，很适合数据的动态插入和删除，随机访问和遍历速度比较慢。另外，他还提供了List接口中没有定义的方法，专门用于操做表头和表尾元素，能够看成堆栈、队列和双向队列使用。
4. vector是线程（Thread）同步（Synchronized）的，因此它也是线程安全的，而Arraylist是线程异步（ASynchronized）的，是不安全的。若是不考虑到线程的安全因素，通常用Arraylist效率比较高。

5. 若是集合中的元素的数目大于目前集合数组的长度时，vector增加率为目前数组长度的100%,而arraylist增加率为目前数组长度的50%.如过在集合中使用数据量比较大的数据，用vector有必定的优点。

6. 若是查找一个指定位置的数据，vector和arraylist使用的时间是相同的，都是0(1),这个时候使用vector和arraylist均可以。而若是移动一个指定位置的数据花费的时间为0(n-i)n为总长度，这个时候就应该考虑到使用Linkedlist,由于它移动一个指定位置的数据
   所花费的时间为0(1),而查询一个指定位置的数据时花费的时间为0(i)。
   ArrayList 和Vector是采用数组方式存储数据，此数组元素数大于实际存储的数据以便增长和插入元素，都容许直接序号索引元素，可是插入数据要设计到数组元素移动 等内存操做，因此索引数据快插入数据慢，
   Vector因为使用了synchronized方法（线程安全）因此性能上比ArrayList要差
   ，LinkedList使用双向链表实现存储，按序号索引数据须要进行向前或向后遍历，可是插入数据时只须要记录本项的先后项便可，因此插入数度较快！

最后：List集合元素是有序可重复的集合，这与后面咱们讲到的set集合和map会有所不一样，另外List接口也提供iterator()方法，咱们前面贴出来过，咱们能够对集合元素进行迭代输出，属于很是使用高效的遍历操做，固然你也能够经过集合for循环或者数组遍历等操做，集合与数组之间支持互相转换，那么内容到此结束，谢谢你们！ 

期盼与你们一块儿在技术的道路不断成长，谢谢支持！