对比Vector、ArrayList、LinkedList有何区别？
文章目录
- 对比Vector、ArrayList、LinkedList有何区别？
- 典型回答
- 考点分析&知识拓展
- 补充说明不同容器适用的场景
- Java集合框架，需要掌握的几个点
- 集合框架的整体设计
- 几个Set的应用场景
- 如何保证线程安全
- 理解Java默认排序算法，具体是什么排序方式以及设计思路
- 集合框架的演进与发展
- 思考题
对比Vector、ArrayList、LinkedList有何区别？
典型回答
三者都是实现集合框架中的List，也就是所谓的有序集合，因此具体功能比较相似，比如都提供按位置进行定位、添加或者删除的操作，都提供迭代器以遍历其内容等。但因为具体的设计区别，在行为、性能、线程安全等方面，表现又有很大不同。
Vector是Java早起提供的线程安全的动态数组。如果不需要线程安全，不建议使用，因为同步是有额外开销的。Vector内部是使用对象数组来保存数据的，可以根据需要自动的增加容量，当数组满时，会创建新的数组，并拷贝原有数组数据。
ArrayList是应用更加广泛的动态数组实现。它本身不是线程安全的，所以性能要好很多。与Vector近似，ArrayList也是可以根据需要调整容量，不过两者的调整策略有所区别，Vector在扩容时会提高1倍，而ArrayList则是增加50%。
LinkedList顾名思义是Java提供的双向链表，所以它不需要像上面两种那样调整容量，它也不是线程安全的。
考点分析&知识拓展
补充说明不同容器适用的场景
Vector 和 ArrayList 作为动态数组，其内部元素以数组形式顺序存储的，所以非常适合随机访问的场合。除了尾部插入和删除元素，往往性能会相对较差，比如我们在中间位置插入一个元素，需要移动后续所有元素。
而 LinkedList 进行节点插入、删除却要高效得多，但是随机访问性能则要比动态数组慢。
所以，在应用开发中，如果事先可以估计到，应用操作是偏向于插入、删除，还是随机访问较多，就可以针对性的进行选择。
Java集合框架，需要掌握的几个点
- Java集合框架的设计结构，至少要有一个整体印象。
- Java提供的主要容器（集合和Map）类型，了解或掌握对应的数据结构、算法，思考具体技术选择。
- 将问题扩展到性能、并发等领域。
- 集合框架的演进与发展。
集合框架的整体设计
为了避免混淆，这里没有将java.util.concurrent下面的线程安全容器加入讲解。也没有列出Map容器，虽然通常概念上我们也会把Map作为集合框架的一部分，但是它本身不是真正的集合（Collection）。仅针对狭义的集合框架进行讲解。
Java的集合框架，Collection接口是所有集合的根，然后扩展提供了三大类集合，分别是：
- List，也就是前面介绍的有序集合，它提供了方便的访问、插入、删除等操作。
- Set，不运行重复元素，这是和List最明显的区别，也就是不能存在两个对象的equles返回true。我们在日常开发中有很多需要保证元素唯一性的场景。
- Queue/Deque，则是Java提供的标准队列结构的实现，除了集合的基本功能，它还支持l类似先进先出（FIFO）或后入先出（LIFO）等特定行为。这里不包括BlockingQueue，因为通常是用于并发编程场合，所以被放置在并发包中。
每种集合的通用逻辑，都被抽象到相应的抽象类之中，比如AbstractList就集中了各种List操作的通用部分。这些集合不是完全孤立的，如，LinkedList本身，即使List，也是Deque。
几个Set的应用场景
HashSet是利用哈希算法，理想情况下，如果哈希散列正常，可以提供常数时间的添加、删除、包含等操作，但是它不保证有序。
TreeSet 支持自然顺序访问，但是添加、删除、包含等操作要相对低效（log(n) 时间）。
LinkedHashSet，内部构建了一个记录插入顺序的双向链表，因此提供了按照插入顺序遍历的能力，与此同时，也保证了常数时间的添加、删除、包含等操作，这些操作性能略低于HashSet，因为需要维护链表的开销。
如何保证线程安全
本篇介绍的集合类都不是线程安全的。线程安全容器在java.util.concurrent中。
但并不代表这些集合b不能支持并发编程的场景，使用Collections工具类，提供了一系列synchronized方法。
它的实现，基本就是将每个基本方法，比如 get、set、add 之类，都通过synchronizd添加基本的同步支持，非常简单粗暴，但也非常实用。注意这些方法创建的线程安全集合，都符合迭代时fail-fast行为，即当发生意外的并发修改时，尽早抛出ConcurrentModificationException异常，以避免不可预计的行为。
理解Java默认排序算法，具体是什么排序方式以及设计思路
这个问题本身有点陷阱的意味，因为需要区分：
- 是Array.sort()还是Collections.sort()(底层是调用Array.sort())。
- 什么数据类型。
- 多大的数据集（太小的数据集，复杂排序是没必要的，Java会直接进行二分插入排序）。
对于原始数据类型，目前使用的是所谓双轴快速排序（Dual-Pivot QuickSort），是一种改进的快速排序算法，早期版本是相对传统的快速排序。
而对于对象数据类型，目前则是使用TimSort，思想上也是一种归并和二分插入排序（binarySort）结合的优化排序算法。TimSort 并不是 Java的独创，简单说它的思路是查找数据集中已经排好序的分区（这里叫run），然后合并这些分区来达到排序的目的。
Java 8 引入了并行排序算法（直接使用 parallelSort 方法），这是为了充分利用现代多核处理器的计算能力，底层实现基于fork-join框架，当处理的数据集比较小的时候，差距不明显，甚至还表现差一点；但是，当数据集增长到数万或百万以上时，提高就非常大了，具体还是取决于处理器和系统环境。
集合框架的演进与发展
在 Java 8 之中，Java 平台支持了 Lambda 和 Stream，相应的 Java 集合框架也进行了大范围的增强，以支持类似为集合创建相应stream或者parallelStream的方法实现，我们可以非常方便的实现函数式代码。
阅读Java源代码，你会发现，这些API的设计和实现比较独特，它们并不是实现在抽象类里面，而是以默认方法的形式实现在Collection这样的接口里！这是Java8在语言层面的新特性，允许接口实现默认方法，理论上来说，我们原来实现在类似Collections这种工具类中的方法，大多可以转换到相应的接口上。
在 Java 9 中，Java标准类库提供了一系列的静态工厂方法，比如，List.of()、Set.of()，大大简化了构建小的容器实例的代码量。根据业界实践经验，我们发现相当一部分集合实例都是容量非常有限的，而且在生命周期中并不会进行修改。但是，在原有的 Java 类库中，我们可能不得不写成：
ArrayList list = new ArrayList<>();
list.add("Hello");
list.add("World");
而利用新的容器静态工厂方法，一句代码就够了，并且保证了不可变性。
List simpleList = List.of("Hello","world");
更进一步，通过各种of静态工厂方法创建的实例，还应用了一些我们所谓的最佳实践，比如，它是不可变的，符合我们对线程安全的需求；它因为不需要考虑扩容，所以空间上更加紧凑等。
思考题
题： 思考一个应用场景，比如你需要实现一个云计算任务调度系统，希望可以保证VIP客户的任务被优先处理，你可以利用哪些数据结构或者标准的集合类型呢？更进一步讲，类似场景大多是基于什么数据结构呢？
答： 使用优先级队列（PriorityQueue），可设置优先级，将VIP优先级设置为最高。借鉴操作系统中的调度算法，对于其他用户，我们还可以设计各种公平的优先级选择算法（基于排队先后顺序，基于调度任务所需的时间长短（操作系统中的短作业优先算法）排序、高响应比（（所用时间+等待时间）/等待时间）优先进行排序），与 PriorityQueue 结合使用。