java集合之Link的比较

概要

前面，我们学完了List的全部内容(ArrayList, LinkedList, Vector, Stack)。

现在，我们再回头看看总结一下List。内容包括：
第1部分 List概括
 第2部分 List使用场景
 第4部分 Vector和ArrayList比较

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第1部分 List概括

先回顾一下List的框架图

(01) List 是一个接口，它继承于Collection的接口。它代表着有序的队列。
(02) AbstractList 是一个抽象类，它继承于AbstractCollection。AbstractList实现List接口中除size()、get(int location)之外的函数。
(03) AbstractSequentialList 是一个抽象类，它继承于AbstractList。AbstractSequentialList 实现了“链表中，根据index索引值操作链表的全部函数”。

(04) ArrayList, LinkedList, Vector, Stack是List的4个实现类。
　　ArrayList 是一个数组队列，相当于动态数组。它由数组实现，随机访问效率高，随机插入、随机删除效率低。
　　LinkedList 是一个双向链表。它也可以被当作堆栈、队列或双端队列进行操作。LinkedList随机访问效率低，但随机插入、随机删除效率低。
　　Vector 是矢量队列，和ArrayList一样，它也是一个动态数组，由数组实现。但是ArrayList是非线程安全的，而Vector是线程安全的。
　　Stack 是栈，它继承于Vector。它的特性是：先进后出(FILO, First In Last Out)。

第2部分 List使用场景

学东西的最终目的是为了能够理解、使用它。下面先概括的说明一下各个List的使用场景，后面再分析原因。

如果涉及到“栈”、“队列”、“链表”等操作，应该考虑用List，具体的选择哪个List，根据下面的标准来取舍。
(01) 对于需要快速插入，删除元素，应该使用LinkedList。
(02) 对于需要快速随机访问元素，应该使用ArrayList。
(03) 对于“单线程环境” 或者 “多线程环境，但List仅仅只会被单个线程操作”，此时应该使用非同步的类(如ArrayList)。
对于“多线程环境，且List可能同时被多个线程操作”，此时，应该使用同步的类(如Vector)。

第4部分 Vector和ArrayList比较

相同之处

1 它们都是List

它们都继承于AbstractList，并且实现List接口。
ArrayList和Vector的类定义如下：

// ArrayList的定义

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>

        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

// Vector的定义

public class Vector<E> extends AbstractList<E>

    implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {}

2 它们都实现了RandomAccess和Cloneable接口

实现RandomAccess接口，意味着它们都支持快速随机访问；
实现Cloneable接口，意味着它们能克隆自己。

3 它们都是通过数组实现的，本质上都是动态数组

ArrayList.java中定义数组elementData用于保存元素

// 保存ArrayList中数据的数组

private transient Object[] elementData;

Vector.java中也定义了数组elementData用于保存元素

// 保存Vector中数据的数组

protected Object[] elementData;

5 它们都支持Iterator和listIterator遍历

它们都继承于AbstractList，而AbstractList中分别实现了 “iterator()接口返回Iterator迭代器” 和 “listIterator()返回ListIterator迭代器”。

不同之处

1 线程安全性不一样

ArrayList是非线程安全；
而Vector是线程安全的，它的函数都是synchronized的，即都是支持同步的。
ArrayList适用于单线程，Vector适用于多线程。

2 对序列化支持不同

ArrayList支持序列化，而Vector不支持；即ArrayList有实现java.io.Serializable接口，而Vector没有实现该接口。

3 构造函数个数不同
ArrayList有3个构造函数，而Vector有4个构造函数。Vector除了包括和ArrayList类似的3个构造函数之外，另外的一个构造函数可以指定容量增加系数。

ArrayList的构造函数如下：

// 默认构造函数

ArrayList()

// capacity是ArrayList的默认容量大小。当由于增加数据导致容量不足时，容量会添加上一次容量大小的一半。

ArrayList(int capacity)

// 创建一个包含collection的ArrayList

ArrayList(Collection<? extends E> collection)

Vector的构造函数如下：

// 默认构造函数

Vector()

// capacity是Vector的默认容量大小。当由于增加数据导致容量增加时，每次容量会增加一倍。

Vector(int capacity)

// 创建一个包含collection的Vector

Vector(Collection<? extends E> collection)

// capacity是Vector的默认容量大小，capacityIncrement是每次Vector容量增加时的增量值。

Vector(int capacity, int capacityIncrement)

4 容量增加方式不同

逐个添加元素时，若ArrayList容量不足时，“新的容量”=“(原始容量x3)/2 + 1”。
而Vector的容量增长与“增长系数有关”，若指定了“增长系数”，且“增长系数有效(即，大于0)”；那么，每次容量不足时，“新的容量”=“原始容量+增长系数”。若增长系数无效(即，小于/等于0)，则“新的容量”=“原始容量 x 2”。

ArrayList中容量增长的主要函数如下：

public void ensureCapacity(int minCapacity) {

    // 将“修改统计数”+1

    modCount++;

    int oldCapacity = elementData.length;

    // 若当前容量不足以容纳当前的元素个数，设置 新的容量=“(原始容量x3)/2 + 1”

    if (minCapacity > oldCapacity) {

        Object oldData[] = elementData;

        int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;

        if (newCapacity < minCapacity)

            newCapacity = minCapacity;

        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);

    }

}

vector的容量增长如下：

 private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {

     int oldCapacity = elementData.length;

     // 当Vector的容量不足以容纳当前的全部元素，增加容量大小。

     // 若 容量增量系数>0(即capacityIncrement>0)，则将容量增大当capacityIncrement

     // 否则，将容量增大一倍。

     if (minCapacity > oldCapacity) {

         Object[] oldData = elementData;

         int newCapacity = (capacityIncrement > 0) ?

             (oldCapacity + capacityIncrement) : (oldCapacity * 2);

         if (newCapacity < minCapacity) {

             newCapacity = minCapacity;

         }

         elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);

     }

 }

5 对Enumeration的支持不同。Vector支持通过Enumeration去遍历，而List不支持

Vector中实现Enumeration的代码如下：

 public Enumeration<E> elements() {

     // 通过匿名类实现Enumeration

     return new Enumeration<E>() {

         int count = 0;

         // 是否存在下一个元素

         public boolean hasMoreElements() {

             return count < elementCount;

         }

         // 获取下一个元素

         public E nextElement() {

             synchronized (Vector.this) {

                 if (count < elementCount) {

                     return (E)elementData[count++];

                 }

             }

             throw new NoSuchElementException("Vector Enumeration");

         }

     };

 }