集合是我們日常編程中可能用的很多的技術之一 使用頻率極高 可能平時就會知道怎么去用 但是集合之間的關系與不同之處都不是很清楚 對它們的底層原理更甚 所以寫詞文章 讓自己有一個更深的認識
集合是一個龐大的家族 今天先來說說這幾個 ArrayList、LinkedList、Vector
ArrayList 由於它的底層是數組 數組我們都知道它的查詢修改都是效率很高的 ArrayList也是如此 但是為什么查詢修改效率高 插入和刪除效率低較低呢 這就跟它的數據結構有關系呢 接下啦我們來看看ArrayList數據結構模型
插入、刪除：如果我們要想集合中插入一個數100 它的操作步驟是 先在集合中把要插入的位置的數32復制一份 然后再把后面的數往后移 我們不僅要復制數據 而且還要將數據往后移 如果這個集合的數據很多的話 那效率就會很低 進行刪除的話后面的數據復制一份 同時數據都要像前面移動 效率也很低
查詢、修改： 修改如果進行查詢 我們只需要通過數組下標就可以定位到數據 所以效率高 實際開發中 我們大部分是進行查詢數據 所以ArrayList使用很廣泛
任何事物都有兩面性 不管是生活中 還是工作中 在編程也是同樣適用的（因為編程也是人發明出來的嘛） 為了解決ArrayList的這一短板 聰明的程序員就使用另一個集合
ArrayList 增刪改查的源碼
從源碼我們可以看出 不管是插入和刪除元素的時候 ArrayList都會復制數組操作 這也就導致了它的效率不高
1 //查詢元素
2 public E get(int index) {
3 //檢查元素是否越界
4 rangeCheck(index);
5
6 return elementData(index);
7 }
8
9
10 //按順序添加元素
11 public boolean add(E e) {
12 //確認開啟擴容機制
13 ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
14 elementData[size++] = e;
15 return true;
16 }
17
18 //在指定位置插入元素
19 public void add(int index, E element) {
20 //檢查索引是否越界
21 rangeCheckForAdd(index);
22 //確認開啟擴容機制
23 ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
24 //復制數組
25 System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
26 size - index);
27 //替換元素
28 elementData[index] = element;
29 size++;
30 }
31
32
33
34
35 //移除某個元素
36 public E remove(int index) {
37 rangeCheck(index);
38
39 modCount++;
40 E oldValue = elementData(index);
41
42 int numMoved = size - index - 1;
43 if (numMoved > 0)
//復制數組
44 System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
45 numMoved);
46 elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
47
48 return oldValue;
49 }
50
51
52
LinkedList
LinkedList它的底層是雙向鏈表實現的非線程安全的集合，它是一個鏈表結構，不能像數組一樣隨機訪問，必須是每個元素依次遍歷直到找到元素為止。其結構的特殊性導致它查詢數據慢。 接下來我們來看看它的結構模型
插入、刪除 ：因為是鏈表結構 所以它的插入效率很高 (如果在14 和 18之間插入一個33 的話，鏈表直接會將連接到18的鏈子斷開 然后連接上33所在的前節點 數據18的前節點再連接上33的后節點 如圖2所示) 也就是說 插入一個數字我們只需要將(14 和 18 之間的)鏈表斷開 再將14和33之間的鏈表連上即可 比ArrayList的數組復制效率高
查詢、修改 ：LinkedList 查詢速度慢 因為它要遍歷整個整個集合 直到找到元素為止 如果集合數組多的話 消耗的資源就多 而ArrayList是通過數組下標定位速度快 同樣他也是線程不安全的
linkedList
在執行查詢時 先判斷元素是靠近頭部還是尾部 如果是頭部 若靠近頭部，則從頭部開始依次查詢判斷
執行插入時 判斷是插入到中間還是尾部 如果插入到尾部 直接將尾節點的下一個指針指向新增節點。如果插入到中間 獲取到當前節點的上一個節點（D） 並將D節點的后指針指向新的節點頭指針 然后新增節點的下一個指針指向當前節點。
1 //查詢元素
2 public E get(int index) {
3 //檢查所引是否越界
4 checkElementIndex(index);
5 return node(index).item;
6 }
7
8 // 返回指定索引處的節點
9 Node<E> node(int index) {
10 // 指定的索引值與鏈表大小右移一位，及除以 2 進行比較
11 if (index < (size >> 1)) { // 索引小，則從首節點向后掃描，直到索引值處
12 Node<E> x = first;
13 for (int i = 0; i < index; i++)
14 x = x.next;
15 return x;
16 } else { // 索引大，則從尾節點向前掃描，直到索引值處
17 Node<E> x = last;
18 for (int i = size - 1; i > index; i--)
19 x = x.prev;
20 return x;
21 }
22 }
23
24
25 //移除指定元素
26 public E remove(int index) {
27 checkElementIndex(index);
28 return unlink(node(index));
29 }
30
31 //在指定位置添加元素
32 public void add(int index, E element) {
33 //檢查所引是否越界
34 checkPositionIndex(index);
35 // 在鏈表末尾天添加
36 if (index == size)
37 linkLast(element);
38 else
39 linkBefore(element, node(index));
40 }
41
42 private static class Node<E> {
43 E item;
44 //頭節點
45 Node<E> next;
46 //尾節點
47 Node<E> prev;
48 Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
49 this.item = element;
50 this.next = next;
51 this.prev = prev;
52 }
53 }
54
55 /**
56 * Links e as last element.
57 */
58 void linkLast(E e) {
59 //用l來臨時保存未插入前的last節點
60 final Node<E> l = last;
61 //創建一個值為e的新節點 添加第一個元素時 l = null
62 final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
63 //將新節點賦值的last
64 last = newNode;
65 if (l == null)
66 first = newNode;
67 else
68 l.next = newNode;
69 size++;
70 modCount++;
71 }
Vector
Vector的數據結構和使用方法 跟ArrayList相同 不同之處在於Vector是線程安全的 幾乎所有的對數據操作的方法都被synchronized關鍵字修飾 synchronized是線程同步的 當一個線程獲得Vector對象鎖的時候 其它的線程必須等到它執行完畢之后（鎖被釋放）才能執行
總結
1.ArrayList 它的底層是一個數組 查詢修改數據快(通過下標定位) 但是插入刪除數據比較慢 (插入數據慢是因為復制數組耗時) 為了改進這個缺點 於是就有了LinkedList數組 它是一個鏈表結構 插入和刪除數據很快（只需要修改指針引用） 但是查詢和修改數效率低（他要查詢到整個鏈表從第一個開始尋找 一直找到為止）
2.ArrayList 和LinkedList都是線程不安全的
3.Vector是線程安全的 但是效率低 當我們執行單個線程的時候ArrayList的效率高於Vector