前言
聲明，本文用得是jdk1.8
前一篇已經講了Collection的總覽：Collection總覽，介紹了一些基礎知識。
現在這篇主要講List集合的三個子類：
- ArrayList
- 底層數據結構是數組。線程不安全
- LinkedList
- 底層數據結構是鏈表。線程不安全
- Vector
- 底層數據結構是數組。線程安全
這篇主要來看看它們比較重要的方法是如何實現的，需要注意些什么，最后比較一下哪個時候用哪個～
看這篇文章之前最好是有點數據結構的基礎：Java實現單向鏈表，棧和隊列就是這么簡單，二叉樹就這么簡單
當然了，如果講得有錯的地方還請大家多多包涵並不吝在評論去指正～
一、ArrayList解析
首先，我們來講解的是ArrayList集合，它是我們用得非常非常多的一個集合~
首先，我們來看一下ArrayList的屬性：
根據上面我們可以清晰的發現：ArrayList底層其實就是一個數組，ArrayList中有擴容這么一個概念，正因為它擴容，所以它能夠實現“動態”增長
1.2構造方法
我們來看看構造方法來印證我們上面說得對不對：
1.3Add方法
add方法可以說是ArrayList比較重要的方法了，我們來總覽一下：
1.3.1add(E e)
步驟：
- 檢查是否需要擴容
- 插入元素
首先，我們來看看這個方法：
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
該方法很短，我們可以根據方法名就猜到他是干了什么：
- 確認list容量，嘗試容量加1，看看有無必要
- 添加元素
接下來我們來看看這個小容量(+1)是否滿足我們的需求：
隨后調用ensureExplicitCapacity()來確定明確的容量，我們也來看看這個方法是怎么實現的：
所以，接下來看看grow()是怎么實現的~
進去看copyOf()方法：
到目前為止，我們就可以知道add(E e)的基本實現了：
- 首先去檢查一下數組的容量是否足夠
- 足夠：直接添加
- 不足夠：擴容
- 擴容到原來的1.5倍
- 第一次擴容后，如果容量還是小於minCapacity，就將容量擴充為minCapacity。
1.3.2add(int index, E element)
步驟：
- 檢查角標
- 空間檢查，如果有需要進行擴容
- 插入元素
我們來看看插入的實現：
我們發現，與擴容相關ArrayList的add方法底層其實都是arraycopy()來實現的
看到arraycopy()，我們可以發現：該方法是由C/C++來編寫的，並不是由Java實現：
總的來說：arraycopy()還是比較可靠高效的一個方法。
參考R大回答：https://www.zhihu.com/question/53749473
1.4 get方法
- 檢查角標
- 返回元素
// 檢查角標
private void rangeCheck(int index) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
// 返回元素
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}
1.5 set方法
步驟：
- 檢查角標
- 替代元素
- 返回舊值
1.6remove方法
步驟：
- 檢查角標
- 刪除元素
- 計算出需要移動的個數，並移動
- 設置為null，讓Gc回收
1.7細節再說明
- ArrayList是基於動態數組實現的，在增刪時候，需要數組的拷貝復制。
- ArrayList的默認初始化容量是10，每次擴容時候增加原先容量的一半，也就是變為原來的1.5倍
- 刪除元素時不會減少容量，若希望減少容量則調用trimToSize()
- 它不是線程安全的。它能存放null值。
參考資料：
二、Vector與ArrayList區別
Vector是jdk1.2的類了，比較老舊的一個集合類。
Vector底層也是數組，與ArrayList最大的區別就是：同步(線程安全)
Vector是同步的，我們可以從方法上就可以看得出來~
在要求非同步的情況下，我們一般都是使用ArrayList來替代Vector的了~
如果想要ArrayList實現同步，可以使用Collections的方法：List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(...));，就可以實現同步了~
還有另一個區別：
- ArrayList在底層數組不夠用時在原來的基礎上擴展0.5倍，Vector是擴展1倍。、
Vector源碼的解析可參考：
三、LinkedList解析
LinkedList底層是雙向鏈表~如果對於鏈表不熟悉的同學可先看看我的單向鏈表(雙向鏈表的練習我還沒做)【Java實現單向鏈表】
理解了單向鏈表，雙向鏈表也就不難了。
從結構上，我們還看到了LinkedList實現了Deque接口，因此，我們可以操作LinkedList像操作隊列和棧一樣~
LinkedList變量就這么幾個，因為我們操作單向鏈表的時候也發現了：有了頭結點，其他的數據我們都可以獲取得到了。(雙向鏈表也同理)
3.1構造方法
LinkedList的構造方法有兩個：
3.2add方法
如果做過鏈表的練習，對於下面的代碼並不陌生的~
- add方法實際上就是往鏈表最后添加元素
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last;
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
last = newNode;
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
3.3remove方法
實際上就是下面那個圖的操作：
3.4get方法
可以看到get方法實現就兩段代碼：
public E get(int index) {
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
}
我們進去看一下具體的實現是怎么樣的：
3.5set方法
set方法和get方法其實差不多，根據下標來判斷是從頭遍歷還是從尾遍歷
public E set(int index, E element) {
checkElementIndex(index);
Node<E> x = node(index);
E oldVal = x.item;
x.item = element;
return oldVal;
}
......LinkedList的方法比ArrayList的方法多太多了，這里我就不一一說明了。具體可參考：
- https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/77110354
- https://zhuanlan.zhihu.com/p/24730576
- https://zhuanlan.zhihu.com/p/28373321
四、總結
其實集合的源碼看起來並不是很困難，遇到問題可以翻一翻，應該是能夠看懂的~
ArrayList、LinkedList、Vector算是在面試題中比較常見的的知識點了。下面我就來做一個簡單的總結：
ArrayList：
- 底層實現是數組
- ArrayList的默認初始化容量是10，每次擴容時候增加原先容量的一半，也就是變為原來的1.5倍
- 在增刪時候，需要數組的拷貝復制(navite 方法由C/C++實現)
LinkedList：
- 底層實現是雙向鏈表[雙向鏈表方便實現往前遍歷]
Vector：
- 底層是數組，現在已少用，被ArrayList替代，原因有兩個：
- Vector所有方法都是同步，有性能損失。
- Vector初始length是10 超過length時 以100%比率增長，相比於ArrayList更多消耗內存。
- 參考資料：https://www.zhihu.com/question/31948523/answer/113357347
總的來說：查詢多用ArrayList，增刪多用LinkedList。
ArrayList增刪慢不是絕對的(在數量大的情況下，已測試)：
- 如果增加元素一直是使用
add()(增加到末尾)的話，那是ArrayList要快 - 一直刪除末尾的元素也是ArrayList要快【不用復制移動位置】
- 至於如果刪除的是中間的位置的話，還是ArrayList要快！
但一般來說：增刪多還是用LinkedList，因為上面的情況是極端的~
參考資料：
- https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/76555359
- https://zhuanlan.zhihu.com/p/28216267
- 《Core Java》
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