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  • ArrayList Vector LinkedList 区别与用法.
  • ArrayList Vector LinkedList 区别与用法   ArrayListVector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加和插入元素,都允许直接序号索引元素,但是插入数据要涉及到数组元素移动等内存...

    ArrayList Vector LinkedList 区别与用法

     

    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加和插入元素,都允许直接序号索引元素,但是插入数据要涉及到数组元素移动等内存操作,所以索引数据快插入数据慢,Vector由于使用了synchronized方法(线程安全)所以性能上比ArrayList要差,LinkedList使用双向链表实现存储,按序号索引数据需要进行向前或向后遍历,但是插入数据时只需要记录本项的前后项即可,所以插入数度较快!

    线性表,链表,哈希表是常用的数据结构,在进行Java开发时,JDK已经为我们提供了一系列相应的类来实现基本的数据结构。这些类均在java.util包中。本文试图通过简单的描述,向读者阐述各个类的作用以及如何正确使用这些类。 

    Collection

    ├List
    │├LinkedList
    │├ArrayList
    │└Vector
    │ └Stack
    └Set
    Map
    ├Hashtable
    ├HashMap
    └WeakHashMap

     

    Collection接口

    Collection是最基本的集合接口,一个Collection代表一组Object,即Collection的元素(Elements)。一些Collection允许相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接继承自Collection的类,Java SDK提供的类都是继承自Collection的“子接口”如List和Set。

    所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数:无参数的构造函数用于创建一个空的Collection,有一个Collection参数的构造函数用于创建一个新的Collection,这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后一个构造函数允许用户复制一个Collection。
    如何遍历Collection中的每一个元素?不论Collection的实际类型如何,它都支持一个iterator()的方法,该方法返回一个迭代子,使用该迭代子即可逐一访问Collection中每一个元素。典型的用法如下:
    Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子
    while(it.hasNext()) {
    Object obj = it.next(); // 得到下一个元素
    }
    由Collection接口派生的两个接口是List和Set。


    List接口
    List是有序的Collection,使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引(元素在List中的位置,类似于数组下标)来访问List中的元素,这类似于Java的数组。
    和下面要提到的Set不同,List允许有相同的元素。
    除了具有Collection接口必备的iterator()方法外,List还提供一个listIterator()方法,返回一个ListIterator接口,和标准的Iterator接口相比,ListIterator多了一些add()之类的方法,允许添加,删除,设定元素,还能向前或向后遍历。
    实现List接口的常用类有LinkedList,ArrayList,Vector和Stack。


    LinkedList类
    LinkedList实现了List接口,允许null元素。此外LinkedList提供额外的get,remove,insert方法在LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈(stack),队列(queue)或双向队列(deque)。
    注意LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List,则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List:
    List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));


    ArrayList类
    ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素,包括null。ArrayList没有同步。
    size,isEmpty,get,set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数,添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。
    每个ArrayList实例都有一个容量(Capacity),即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加,但是增长算法并没有定义。当需要插入大量元素时,在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。
    和LinkedList一样,ArrayList也是非同步的(unsynchronized)。


    Vector类
    Vector非常类似ArrayList,但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator,虽然和ArrayList创建的Iterator是同一接口,但是,因为Vector是同步的,当一个Iterator被创建而且正在被使用,另一个线程改变了Vector的状态(例如,添加或删除了一些元素),这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException,因此必须捕获该异常。


    Stack 类
    Stack继承自Vector,实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop方法,还有peek方法得到栈顶的元素,empty方法测试堆栈是否为空,search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。


    Set接口
    Set是一种不包含重复的元素的Collection,即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false,Set最多有一个null元素。
    很明显,Set的构造函数有一个约束条件,传入的Collection参数不能包含重复的元素。
    请注意:必须小心操作可变对象(Mutable Object)。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。


    Map接口
    请注意,Map没有继承Collection接口,Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key,每个key只能映射一个value。Map接口提供3种集合的视图,Map的内容可以被当作一组key集合,一组value集合,或者一组key-value映射。


    Hashtable类
    Hashtable继承Map接口,实现一个key-value映射的哈希表。任何非空(non-null)的对象都可作为key或者value。
    添加数据使用put(key, value),取出数据使用get(key),这两个基本操作的时间开销为常数。
    Hashtable通过initial capacity和load factor两个参数调整性能。通常缺省的load factor 0.75较好地实现了时间和空间的均衡。增大load factor可以节省空间但相应的查找时间将增大,这会影响像get和put这样的操作。
    使用Hashtable的简单示例如下,将1,2,3放到Hashtable中,他们的key分别是”one”,”two”,”three”:
    Hashtable numbers = new Hashtable();
    numbers.put(“one”, new Integer(1));
    numbers.put(“two”, new Integer(2));
    numbers.put(“three”, new Integer(3));
    要取出一个数,比如2,用相应的key:
    Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);
    System.out.println(“two = ” + n);
    由于作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value的位置,因此任何作为key的对象都必须实现hashCode和equals方法。hashCode和equals方法继承自根类Object,如果你用自定义的类当作key的话,要相当小心,按照散列函数的定义,如果两个对象相同,即obj1.equals(obj2)=true,则它们的hashCode必须相同,但如果两个对象不同,则它们的hashCode不一定不同,如果两个不同对象的hashCode相同,这种现象称为冲突,冲突会导致操作哈希表的时间开销增大,所以尽量定义好的hashCode()方法,能加快哈希表的操作。
    如果相同的对象有不同的hashCode,对哈希表的操作会出现意想不到的结果(期待的get方法返回null),要避免这种问题,只需要牢记一条:要同时复写equals方法和hashCode方法,而不要只写其中一个。
    Hashtable是同步的。


    HashMap类
    HashMap和Hashtable类似,不同之处在于HashMap是非同步的,并且允许null,即null value和null key。,但是将HashMap视为Collection时(values()方法可返回Collection),其迭代子操作时间开销和HashMap的容量成比例。因此,如果迭代操作的性能相当重要的话,不要将HashMap的初始化容量设得过高,或者load factor过低。


    WeakHashMap类
    WeakHashMap是一种改进的HashMap,它对key实行“弱引用”,如果一个key不再被外部所引用,那么该key可以被GC回收。


    总结
    如果涉及到堆栈,队列等操作,应该考虑用List,对于需要快速插入,删除元素,应该使用LinkedList,如果需要快速随机访问元素,应该使用ArrayList。
    如果程序在单线程环境中,或者访问仅仅在一个线程中进行,考虑非同步的类,其效率较高,如果多个线程可能同时操作一个类,应该使用同步的类。
    要特别注意对哈希表的操作,作为key的对象要正确复写equals和hashCode方法。
    尽量返回接口而非实际的类型,如返回List而非ArrayList,这样如果以后需要将ArrayList换成LinkedList时,客户端代码不用改变。这就是针对抽象编程。


    同步性
    Vector是同步的。这个类中的一些方法保证了Vector中的对象是线程安全的。而ArrayList则是异步的,因此ArrayList中的对象并不是线程安全的。因为同步的要求会影响执行的效率,所以如果你不需要线程安全的集合那么使用ArrayList是一个很好的选择,这样可以避免由于同步带来的不必要的性能开销。
    数据增长
    从内部实现机制来讲ArrayList和Vector都是使用数组(Array)来控制集合中的对象。当你向这两种类型中增加元素的时候,如果元素的数目超出了内部数组目前的长度它们都需要扩展内部数组的长度,Vector缺省情况下自动增长原来一倍的数组长度,ArrayList是原来的50%,所以最后你获得的这个集合所占的空间总是比你实际需要的要大。所以如果你要在集合中保存大量的数据那么使用Vector有一些优势,因为你可以通过设置集合的初始化大小来避免不必要的资源开销。
    使用模式
    在ArrayList和Vector中,从一个指定的位置(通过索引)查找数据或是在集合的末尾增加、移除一个元素所花费的时间是一样的,这个时间我们用O(1)表示。但是,如果在集合的其他位置增加或移除元素那么花费的时间会呈线形增长:O(n-i),其中n代表集合中元素的个数,i代表元素增加或移除元素的索引位置。为什么会这样呢?以为在进行上述操作的时候集合中第i和第i个元素之后的所有元素都要执行位移的操作。这一切意味着什么呢?
    这意味着,你只是查找特定位置的元素或只在集合的末端增加、移除元素,那么使用Vector或ArrayList都可以。如果是其他操作,你最好选择其他的集合操作类。比如,LinkList集合类在增加或移除集合中任何位置的元素所花费的时间都是一样的?O(1),但它在索引一个元素的使用缺比较慢-O(i),其中i是索引的位置.使用ArrayList也很容易,因为你可以简单的使用索引来代替创建iterator对象的操作。LinkList也会为每个插入的元素创建对象,所有你要明白它也会带来额外的开销。
    最后,在《Practical Java》一书中Peter Haggar建议使用一个简单的数组(Array)来代替Vector或ArrayList。尤其是对于执行效率要求高的程序更应如此。因为使用数组(Array)避免了同步、额外的方法调用和不必要的重新分配空间的操作。

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  • arraylist vector linkedlist

    2017-07-06 16:26:38
    ArrayList是为可变数组实现的,当更多的元素添加到ArrayList的时候,它的大小会动态增大。它的元素可以通过get/set方法直接访问,因为ArrayList本质...VectorArrayList相似,但是它是同步的。大部分程序员都使用Arra

    ArrayList是为可变数组实现的,当更多的元素添加到ArrayList的时候,它的大小会动态增大。它的元素可以通过get/set方法直接访问,因为ArrayList本质上是一个数组。

    LinkedList是为双向链表实现的,添加、删除元素的性能比ArrayList好,但是get/set元素的性能较差。

    Vector与ArrayList相似,但是它是同步的。大部分程序员都使用ArrayList,而不是Vector,因为他们可以自己做出明确的同步操作。

    如果你的程序是线程安全的,ArrayList是一个比较好的选择。当更多的元素被添加的时候,Vector和ArrayList需要更多的空间。Vector每次扩容会增加一倍的空间,而ArrayList增加50%。


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  • Vector 类中所有的方法都是同步的,可以由两个线程安全的访问同一个Vector对象,但是一个线程访问Vector 的话就会在同步操作上耗费大量的时间。 ArrayList 不是同步的,所有在不需要保证线程安全时建议使用ArrayList...

    Vector 类中所有的方法都是同步的,可以由两个线程安全的访问同一个Vector对象,但是一个线程访问Vector 的话就会在同步操作上耗费大量的时间。

    ArrayList 不是同步的,所有在不需要保证线程安全时建议使用ArrayList 。

    ArrayList扩容机制参考

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  • ArrayListVector和LinkedList都是实现了List接口(允许数据重复)的容器类,它们都能对元素做增删改查的操作。 二、具体介绍 ArrayList ArrayList是基于数组实现的,采用懒加载策略(第一次add时才初始化内部...

    一、前言

    ArrayList、Vector和LinkedList都是实现了List接口(允许数据重复)的容器类,它们都能对元素做增删改查的操作。

    二、具体介绍

    • ArrayList

    ArrayList是基于数组实现的,采用懒加载策略(第一次add时才初始化内部数组,默认初始化大小为10)。它允许对元素的快速随机访问以及在链表尾部进行插入或删除元素操作。但是当随机插入元素时,如果此时数组大小已经不能满足再插入元素时就会进行扩容操作【扩容为原来集合容量的1.5倍】,然后将已插入元素复制到新的存储空间中。如果从中间插入或删除数据势必会导致大量数据的复制,搬移等,这样的话代价会很高。由此看来,ArrayList适合随机访问,而不适合插入和删除。采用异步处理,线程不安全,性能较高

    /**
         * The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
         * The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any
         * empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
         * will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
         */
    	 //ArrayList的元素是存储在缓冲数组中的,并且ArrayList的容量就是缓冲数组的长度
    	 //任何一个属性值elementData==DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA的ArrayList都会在第一次添加元素的时候扩容为默认容量DEFAULT_CAPACITY
        transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
    	
    	/**
         * The size of the ArrayList (the number of elements it contains).
         *
         * @serial	
         */
    	 //ArrayList的大小(所含元素的个数)
        private int size;
    	
    	 /**
         * Default initial capacity.
         */
    	 //默认的容量
        private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    	
    	 /**
         * Shared empty array instance used for default sized empty instances. We
         * distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when
         * first element is added.
         */
        private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    	
    	/**
         * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
         */
    	 //构造一个空集合
        public ArrayList() {
            this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    	
    	
    	/**
         * Appends the specified element to the end of this list.
         *
         * @param e element to be appended to this list
         * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
         */
    	 //向集合尾部添加特定元素
        public boolean add(E e) {
            ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
            elementData[size++] = e;
            return true;
        }
    	
    	private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    		//第一次插入元素的情况,此时才开始初始化数组,长度为DEFAULT_CAPACITY(10)
    		//minCapacity=Math.max(10,1)=10;
            if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
                minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
            }
    
            ensureExplicitCapacity(minCapacity);
        }
    	
    	/**
         * The number of times this list has been <i>structurally modified</i>.
         * Structural modifications are those that change the size of the
         * list, or otherwise perturb it in such a fashion that iterations in
         * progress may yield incorrect results.
    	 */
    	 //modCount记录的是list的结构被修改的次数
    	 //结构被修改指的是改变了list的大小【添加或者删除元素的时候】
    	 //否则,如果在进行迭代器循环的时候如果修改了modCount的值可能会导致错误的结果
        protected transient int modCount = 0;
    
    	
    	private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    		//modCount=0
            modCount++;  
    		//modCount=1
    
            // overflow-conscious code
    		//加上正准备插入的这个元素,此时的总元素个数如果大于了数组elementData的长度才会扩容
    		//也就是说如果elementData的长度为10,那么只有在准备插入11的元素的时候才会扩容
            if (minCapacity - elementData.length > 0)
                grow(minCapacity);
        }
    	
    	/**
         * Increases the capacity to ensure that it can hold at least the
         * number of elements specified by the minimum capacity argument.
         *
         * @param minCapacity the desired minimum capacity
         */
    	 //扩容操作
    	 //每次扩容为原集合容量的1.5倍: newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)
        private void grow(int minCapacity) { //minCapacity=10
            // overflow-conscious code
            int oldCapacity = elementData.length;  //oldCapacity=0
            int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); //newCapacity=0+(0>>1)=0
            if (newCapacity - minCapacity < 0)   //0-10=-10
                newCapacity = minCapacity;  //newCapacity=10
            if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
                newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
            // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);   //进行数组拷贝,此时的newCapacity=10
        }
    • Vector

    Vector和ArrayList一样,也是基于数组实现的。在实例化对象时就初始化内部数组(大小为10) ,且Vector支持线程同步,即在多线程的环境下,能保证同一时间只有一个线程能够操控Vector,保证了数据的一致性【采用synchronized修饰增删改查方法】。但正是由于Vector保证了线程同步(锁的粒度太粗,将当前集合对象锁住,读读都互斥),所以导致了其性能较ArrayList低很多。

    /**
         * The array buffer into which the components of the vector are
         * stored. The capacity of the vector is the length of this array buffer,
         * and is at least large enough to contain all the vector's elements.
         *
         * <p>Any array elements following the last element in the Vector are null.
         *
         * @serial
         */
    	 //vector的元素也是存放在数组中的
        protected Object[] elementData;
    	
    	/**
         * Constructs an empty vector so that its internal data array
         * has size {@code 10} and its standard capacity increment is
         * zero.
         */
    	 //首先初始化一个容量为10的数组
        public Vector() {
            this(10);
        }
    	
    	/**
         * Appends the specified element to the end of this Vector.
         *
         * @param e element to be appended to this Vector
         * @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add})
         * @since 1.2
         */
    	 //synchronized修饰方法,向集合尾部添加元素
        public synchronized boolean add(E e) {
            modCount++;
            ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
            elementData[elementCount++] = e;
            return true;
        }
    	
    	/**
         * This implements the unsynchronized semantics of ensureCapacity.
         * Synchronized methods in this class can internally call this
         * method for ensuring capacity without incurring the cost of an
         * extra synchronization.
         *
         * @see #ensureCapacity(int)
         */
    	 //加上正准备插入的这个元素,此时的总元素个数如果大于了数组elementData的长度才会扩容
    	 //也就是说如果elementData的长度为10,那么只有在准备插入11的元素的时候才会扩容
        private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
            // overflow-conscious code
            if (minCapacity - elementData.length > 0)
                grow(minCapacity);
        }
    	
    	//扩容操作
    	//扩容为原集合容量的2倍
    	private void grow(int minCapacity) {
            // overflow-conscious code
            int oldCapacity = elementData.length;
            int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
                                             capacityIncrement : oldCapacity);
            if (newCapacity - minCapacity < 0)
                newCapacity = minCapacity;
            if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
                newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);  //进行数组拷贝,此时的newCapacity=10
        }
    	
    	/**
         * Replaces the element at the specified position in this Vector with the
         * specified element.
         *
         * @param index index of the element to replace
         * @param element element to be stored at the specified position
         * @return the element previously at the specified position
         * @throws ArrayIndexOutOfBoundsException if the index is out of range
         *         ({@code index < 0 || index >= size()})
         * @since 1.2
         */
        public synchronized E set(int index, E element) {
            if (index >= elementCount)
                throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
    
            E oldValue = elementData(index);
            elementData[index] = element;
            return oldValue;
        }
    
    	
    	
    	/**
         * Returns the element at the specified position in this Vector.
         *
         * @param index index of the element to return
         * @return object at the specified index
         * @throws ArrayIndexOutOfBoundsException if the index is out of range
         *            ({@code index < 0 || index >= size()})
         * @since 1.2
         */
        public synchronized E get(int index) {
            if (index >= elementCount)
                throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
    
            return elementData(index);
        }
    	
    	/**
         * Removes the element at the specified position in this Vector.
         * Shifts any subsequent elements to the left (subtracts one from their
         * indices).  Returns the element that was removed from the Vector.
         *
         * @throws ArrayIndexOutOfBoundsException if the index is out of range
         *         ({@code index < 0 || index >= size()})
         * @param index the index of the element to be removed
         * @return element that was removed
         * @since 1.2
         */
        public synchronized E remove(int index) {
            modCount++;
            if (index >= elementCount)
                throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
            E oldValue = elementData(index);
    
            int numMoved = elementCount - index - 1;
            if (numMoved > 0)
                System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                                 numMoved);
            elementData[--elementCount] = null; // Let gc do its work
    
            return oldValue;
        }
    • LinkedList

    LinkedList是基于双向链表实现的,它支持对数据的随机插入和删除。但是如果要访问元素的话就比较慢了,它必须从头遍历。

    /**
         * Pointer to first node.
         * Invariant: (first == null && last == null) ||
         *            (first.prev == null && first.item != null)
         */
        transient Node<E> first;
    
        /**
         * Pointer to last node.
         * Invariant: (first == null && last == null) ||
         *            (last.next == null && last.item != null)
         */
        transient Node<E> last;
    
        /**
         * Constructs an empty list.
         */
        public LinkedList() {
        }
    	
    	
    	
    	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;
            }
        }

    三、区别

    1、从初始化、扩容、线程安全三方面对比ArrayList与Vector

    ArrayList采用懒加载策略(第一次add时才初始化内部数组,默认初始化大小为10)   扩容为原先数组大小的1.5倍。采用异步处理,线程不安全,性能较高       ArrayList在大部分场合(80%,频繁查找、在集合末端插入与删除)都采用ArrayList

    Vector在实例化对象时就初始化内部数组(大小为10),capacityIncrement默认为0,扩容为原先数组大小的2倍。采用synchronized修饰增删改查方法,线程安全,性能较低(锁的粒度太粗,将当前集合对象锁住,读读都互斥),即使要用性能安全的集合,也不推荐使用Vector

    2.LinkedList采用异步处理,线程不安全  频繁在任意位置的插入与删除考虑使用LinkedList  LinkedList是Queue接口的常用子类

    四、使用场景

    如果你的程序更多的是进行元素的随机访问或者从集合末端插入或删除元素,建议使用ArrayList;如果更多的是进行随机插入和删除操作,LinkedList会更优。

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