1.深入理解java集合List


下图是java集合框架图,Collection、Map是集合框架的顶级类,Iterator是集合迭代器。
1.深入理解java集合List_第1张图片
Collection介绍(主要讲解实现类,主要特点,适用场景,实现原理)
1、List接口,主要实现类Vector、ArrayList、LinkedList
    (1)Vector  ,如下图源码结构,可以看出Vector主要有3个成员变量, elementData是Vector 保存数据的数组成员, elementCount:记录Vector 当前容量, capacityIncrement扩容增量
      1.深入理解java集合List_第2张图片
    
    特点原理:  Vector  底层是使用数组保存元素,因此随机访问非常迅速,但随机插入和删除元素却要移动元素,Vector  使用本地方法 System.arraycopy移动数组元素,新增元素时如果当前数组空间不足,则自动扩容以保证足够的空间存储元素,Vector每个操作方法都指定了 synchronized关键字,因此Vector的操作时线程安全的。
    适用场景:Vector 的适用于读多写少,线程安全的业务场景。
    (2) ArrayList,ArrayList和Vector非常相似,区别仅仅是ArrayList操作方法不是线程安全的,要把非线程安全的arraylist转变线程安全可以使用Collections.synchronizedList方法
    适用场景:ArrayList的适用于读多写少,线程非安全的业务场景。
    (3)LinkedList,List的链表实现,如下图源码结构,可以看出LinkedList主要有3个成员变量,size:链表大小,first:是链表开始节点,last:是链表尾部节点。
   
    那 LinkedList元素保存在那里呢?内部使用静态内部类 Node 来保存数组元素,看下面代码:
    private static class Node {
        E item;
        Node next;
        Node prev;
        Node(Node prev, E element, Node next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    }
    通过代码可以看到, LinkedList节点类 Node包含了元素E,以及节点的前一个和后一个元素的引用。下面我们看看LinkedList读取,新增,删除元素时的操作
    (1)读取一个元素,当读取第一个和最后一个元素时,直接返回first,last节点的成员变量E的值即可,当随机获取一个元素时,LinkedList通过  Node node(int index){}方法找到指定位置index元素节点,      
      具体实现代码如下:
    Node node(int index) {
        if (index < (size >> 1)) {
            Node x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } else {
            Node x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }
    可以看到 LinkedList查找元素必须遍历节点元素,当index < (size >> 1)也就是size/2时,从first开始遍历,否则从last遍历,这样一定程度上可以减少遍历次数。
    (2)新增元素,当新增到链表头和链表尾时,直接改变元素前后指针即可,当随机添加元素到任意位置时,代码如下:
    public void add(int index, E element) {
        checkPositionIndex(index); //检查index是否合法
        //判断index是否在链表尾
        if (index == size)
            linkLast(element);
        else
            linkBefore(element, node(index));//node()方法定位index元素位置,找到index位置元素,添加新的元素
    }
    LinkedList随机新增元素也是要遍历链表,当链表较大时性能比较差。
    (3)删除元素,同样删除链表头和链表尾时,直接改变元素前后指针即可,当随机删除元素到任意位置时,代码如下:
    public E remove(int index) {
        checkElementIndex(index); //检查index是否合法
        return unlink(node(index)); //node()方法定位index元素位置,找到index位置元素,删除元素
    }
    特点原理:集合元素无上限,集合使用Node类保存元素E,读取,新增,删除链表头和尾效率非常快。随机读取,新增,删除链表头和尾效率较差!
    适用场景:顺序读取,新增,删除场景,不适合随机读写,线程不安全。

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