List集合总结，对比分析ArrayList，Vector，LinkedList

前面已经写了三篇关于Java集合的文章，包括：

Java集合 ArrayList原理及使用

再说Java集合，subList之于ArrayList

Java集合 LinkedList的原理及使用

关于Vector，它的实现和ArrayList非常类似，就不再单开一个章节来讲了，现在我们来对Java集合做一个归纳总结。

一. List框架图

首先上面的框架图可以表明顺序的关联关系，但并不全面，如ArrayList在继承了AbstractList抽象类的同时还实现了List接口。

1. List是一个接口，继承了Collection，同时Collection继承了Iterable，表明List的实现类都是可用迭代遍历的；
2. AbstractList是一个抽象类，实现了List接口，同时继承了AbstractCollection，针对一些常用方法，如add()，set()，remove()，给了默认实现，当然在具体的实现类中基本都重写了，该类中没有get()，size()方法。
3. AbstractSequentialList是一个抽象类，继承了AbstractList抽象类，实现了很多双向链表中根据索引操作的方法。
4. ArrayList、Vector、LinkedList、Stack都是具体的实现类。

二. ArrayList、Vector对比分析

类型	线程安全	内部结构		扩容规则	执行效率	序列化
ArrayList	否	数组Object[]	10	数组足够最小长度*1.5	高	是
Vector	是	数组Object[]	10	默认数组足够最小长度*2，可自定义每次扩容数量	低	是

Vertor扩容方法：

private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    //capacityIncrement参数可通过构造函数传递进来，若没传递该参数，则数组大小设置为elementData.length * 2
    int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
                                     capacityIncrement : oldCapacity);
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    //扩容有上限
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

三. ArrayList、LinkedList对比分析

类型	内部结构	插入效率(正常情况)	删除效率(正常情况)	顺序遍历效率	随机遍历效率	占用内存
ArrayList	数组Object[]	低	低	高	高	低	是
LinkedList	双向链表Node	高	高	高	低	高	是

上述的对比都是基于大数据量的情况下，如果只是几个元素或几十个元素，它们之间并没有多大区别。

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问：插入效率为何说正常情况下ArrayList低，LinkedList高呢？

答：我们清楚ArrayList之所以插入效率低，有两个原因会造成时间的消耗。

​ 第一，当底层数组空间不足时需要扩容，扩容后需进行数组拷贝

​ 第二，当不在数组末尾插入数据，那么就需要移动数组元素

​ 知道了其插入效率低的原因后，那么很明显，数据扩容及拷贝只有在数组空间不足时才发生，如果我们正确使用，就像《阿里巴巴Java开发手册》中提到我们在创建集合对象时，就传递参数预先设置好数组大小，那么插入效率是非常高的；而90%的情况下我们在添加元素时都调用的是add(E e)，直接在末尾添加元素，很少调用add(int index, E e)在数组中部添加元素，这样其实移动数组元素就很少发生，因此插入效率也很高。

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问：删除效率为何说正常情况下ArrayList低，LinkedList高呢？

答：因为删除效率高、低不是绝对的。其实删除操作可以分为两部分。

​ 第一：找到要删除的元素，这个通过索引找，ArrayList的执行效率要远高于LinkedList的执行效率；通过equals找则需要遍历整个集合，ArrayList和LinkedList执行效率基本一致。

​ 第二：删除元素及后续操作，这个如果删除是最后一个元素，执行效率基本一致；如果是删除的中间元素，那么ArrayList需进行数组元素移动，而LinkedList只需搭建起该元素的上一个节点和下一个节点的关系即可，LinkedList执行效率高于ArrayList。

​ 因此，需根据实际情况才可判断实际的执行效率。

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问：遍历效率这个问题怎么说？

答：ArrayList通过数组实现，天然可以通过数组下标读取数据，顺序遍历、随机遍历效率都非常高；LinkedList通过双向链表实现，顺序遍历时，可直接通过本节点.next()直接找到相关联的下一个节点，效率很高，而如果LinkedList随机遍历时，首先需判断（传递的索引值与集合长度/2）的大小，来确定接下来是应该从第一个节点开始找还是最后节点开始找，越是靠近集合中部、集合越大，随机遍历执行效率越低。

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四. 总结

本文对List集合进行了总结，包括类结构图，ArrayList和Vector对比分析，ArrayList和LinkedList的对比分析，若有不对之处，请批评指正，望共同进步，谢谢！