java 集合类之ArrayList、LinkedList 和Vector_arraylist和vector都是java的集合类

今天和朋友聊天，谈到java中的集合类问题，对于其中的用法和特点有些遗忘的地方，再次梳理和记录下。首先是常用的ArrayList 和Vector。（java 8），狭义（不包含Map）集合类UML 图:

联系和区别：

ArrayList  和Vector 都继承了AbstractList,而和LinkedList 同时实现了List 接口，因此具有List的一些特点，比如底层都是用数组来存储的。也因此两者有数组有关的优缺点比如根据下标进行访问，查询速度快，时间复杂度O(1)，缺点是添加和删除涉及到元素的复制、移动问题，效率相对低的缺点。提供了迭代器遍历的功能

1、ArrayList是线程不安全的类；而Vector是线程安全的集合类，源码中Vector类对集合的元素操作时都加了synchronized，保证线程安全。也因此在不考虑线程安全的前提下，相比Vector，效率上ArrayList 相对高效写（大家都这么说）

2、动态扩展方面：Vector默认扩容是先判断整张因子是否大于0，（默认为0），若大于0，则将数组大小扩大为size+capacityIncrement,否则增长一倍的容量，Arraylist是增长50%的容量。

3、LinkedList 是java提供的双向链表，进行节点插入删除要高效很多，但是随即访问要比动态数组慢，不需要像上面两种调整容量，线程也是不安全的。

因此，在选用哪个集合类存储时要根据使用场景进行针对性的选择。

源码分析：

首先是ArrayList ：

构造方法：

/**
     * Constructs an empty list with the specified initial capacity.
     *
     * @param  initialCapacity  the initial capacity of the list
     * @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity
     *         is negative
     */
    public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) {
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }
 
    /**
     * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
     */
    public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
 
    /**
     * Constructs a list containing the elements of the specified
     * collection, in the order they are returned by the collection's
     * iterator.
     *
     * @param c the collection whose elements are to be placed into this list
     * @throws NullPointerException if the specified collection is null
     */
    public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        elementData = c.toArray();
        if ((size = elementData.length) != 0) {
            // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
            if (elementData.getClass() != Object[].class)
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
        } else {
            // replace with empty array.
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    }

可以看到，调用无参构造函数，有初始化容量的话，创建一个初始化容量大小的数组，没有到话创建一个空数组，在调用add 方法时会进行真正初始化.使用默认的初始化容量10.

public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
 
 
 
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
 
        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }
 
 
 private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        // 将“修改统计数”+1，该变量主要是用来实现fail-fast机制的
        modCount++;
        // 防止溢出代码：确保指定的最小容量 > 数组缓冲区当前的长度
        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

其中ensureCapacityInternal（）方法当第一次数组为空时，将minCapacity 设置为10，后续比较时，当添加的元素小于10个的时候不扩容，当添加第11 个时，此时ensureCapacityInternal(int minCapacity =11)，比较后11- 10>0,进行扩容。

private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        // 运算符 >> 是带符号右移
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

进行右移后时间上是*0.5。

Vector:

先看下构造方法：

无参构造
    /**
     * Constructs an empty vector so that its internal data array
     * has size {@code 10} and its standard capacity increment is
     * zero.
     */
    public Vector() {
        this(10);
    }
     public Vector(int initialCapacity) {
        this(initialCapacity, 0);
    }
 
    public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) {
        super();
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        this.elementData = new Object[initialCapacity];
        this.capacityIncrement = capacityIncrement;
    }

和ArrayList 类似，默认Vector 也会创建一个初始容量为10的数组，其容量增量为0；

add（）方法：

可以看到，add方法上已经使用了synchronized .

public synchronized void addElement(E obj) {
        modCount++;
        ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
        elementData[elementCount++] = obj;
    }
 
 
private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }
 
private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
                                         capacityIncrement : oldCapacity);
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

可以看到，Vector 在扩容的时候，先判断增量因子是否大于0 ，大于0的话在原来的基础上+capacityIncrement,否则的话就是加上oldCapacity.

关于其他方法，就不一一介绍了，最好是通过Demo+debug的方式一步一步跟踪，方得始终，就酱。