【集合篇】List接口

List 集合详解

ArrayList 和 Vector 的区别

  1. 线程安全性:
    • Vector 是线程安全的,它的方法都是同步的,多个线程可以同时访问和修改 Vector 对象;
    • 而 ArrayList 是非线程安全的,它的方法不是同步的,多个线程访问和修改同一个 ArrayList 对象可能会导致数据竞争和并发访问的问题。
  2. 扩容方式:Vector 和 ArrayList 在扩容时采用不同的策略。Vector 在扩容时会增加一倍的容量,而 ArrayList 则会增加 50% 的容量。
  3. 性能:
    • 由于 Vector 是线程安全的,它在并发访问时需要进行同步操作,因此性能相对较低;
    • 而 ArrayList 在单线程环境下的性能较好,但在多线程环境下需要使用同步机制来保证线程安全
  4. 初始容量:当创建 Vector 或 ArrayList 对象时,可以指定它们的初始容量。Vector 的默认初始容量为 10,而 ArrayList 的默认初始容量为 0。在实际使用中,可以根据数据量和性能需求等因素,选择合适的初始容量。

总结

  • Vector 和 ArrayList 都是动态数组的实现,
  • 但 Vector 是线程安全的,扩容方式和性能相对较差,初始容量为 10;
  • 而 ArrayList 是非线程安全的,扩容方式和性能相对较好,初始容量为 0。
  • 在实际使用中,应根据具体需求选择合适的动态数组实现。

ArrayList 与 LinkedList 区别

  1. 底层数据结构

    • ArrayList 底层采用数组实现,
    • 而 LinkedList 底层采用链表实现。
  2. 随机访问(相当于查询)和插入/删除操作的性能

    • 由于 ArrayList 的底层实现是数组,因此随机访问的性能较好,时间复杂度为 O(1);而插入/删除操作需要移动其他元素,时间复杂度为 O(n)。

    • 相反,LinkedList 的底层实现是链表,因此插入/删除操作的性能较好,平均时间复杂度为 O(1);而随机访问需要遍历链表,时间复杂度为 O(n)。

      链表进行【插入/删除操作】时,在最坏的情况下,目标位置在链表的中间,需要遍历链表来找到目标位置,导致时间复杂度为 O(n)。

  3. 内存占用

    • 由于 ArrayList 底层采用数组实现,因此需要预先分配一定大小的连续内存空间,因此可能会浪费一些内存空间;
    • 而 LinkedList 的底层采用链表实现,因此每个节点可以分布在不同的内存空间,内存利用率相对较高。
  4. 迭代器的性能

    • 由于 ArrayList 的底层实现是数组,因此迭代器的性能相对较好;
    • 而 LinkedList 的底层实现是链表,因此迭代器需要遍历链表,性能较差。

总结

ArrayList 和 LinkedList 都是线性表数据结构实现,但底层数据结构、随机访问和插入/删除操作的性能、内存占用和迭代器的性能等方面有所不同。在实际使用中,应根据具体需求选择合适的线性表数据结构实现。

我们在项目中一般是不会使用到 LinkedList 的,需要用到 LinkedList 的场景几乎都可以使用 ArrayList 来代替,并且,性能通常会更好!

具体实现参考

这两种数据结构的代码实现可阅读以下两篇文章:

  • 【恋上数据结构】动态数组学习笔记

  • 【恋上数据结构】链表学习笔记

什么是迭代器

迭代器是一种 Java 中的接口,用于遍历集合类(Collection)和映射类(Map)中的元素。

使用迭代器可以依次访问集合中的每个元素,而不需要知道集合的内部实现方式。

在迭代器设计模式中,迭代器提供了一个通用的访问方法,使得可以在不暴露集合内部实现的情况下对集合进行迭代遍历。

迭代器通常包含以下方法:

  • hasNext():判断集合中是否还有下一个元素,如果有返回 true,否则返回 false。
  • next():获取集合中的下一个元素。
  • remove():从集合中删除上一次返回的元素。

需要注意的是,在多线程环境下,使用迭代器遍历集合时需要进行同步操作,以避免并发修改集合导致的数据竞争和不一致性问题

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;
public class ArrayListExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个 ArrayList 对象
        List<String> arrayList = new ArrayList<>();
        // 向 ArrayList 中添加元素
        arrayList.add("apple");
        arrayList.add("banana");
        arrayList.add("orange");
        // 创建一个同步的 ArrayList 对象
        List<String> synchronizedArrayList = Collections.synchronizedList(arrayList);
        // 使用迭代器遍历 ArrayList
        synchronized (synchronizedArrayList) {
            Iterator<String> iterator = synchronizedArrayList.iterator();
            while (iterator.hasNext()) {
                String element = iterator.next();
                System.out.println(element);
            }
        }
    }
}

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