第 8 讲：谈谈 Vector、ArrayList、LinkedList 的区别

共同点：

这三者都是实现集合框架中的 List，也就是所谓的有序集合，因此具体功能也比较近似，比如都提供按照位置进行定位、添加或者删除的操作，都提供迭代器以遍历其内容等。但因为具体的设计区别，在行为、性能、线程安全等方面，表现又有很大不同。

Vector：

• Java 早期提供的线程安全的动态数组，如果不需要线程安全，并不建议选择，毕竟同步是有额外开销的。
• 读写机制：Vector 默认创建一个大小为10的 Object 数组，内部是使用对象数组来保存数据，可以根据需要自动的增加容量，当数组已满时，会创建新的数组，并拷贝原有数组数据。

 

ArrayList：

• 时应用更加广泛的动态数组实现，实现，它本身不是线程安全的，所以性能要好很多。
• 读写机制：ArrayList在执行插入元素是超过当前数组预定义的最大值时，数组需要扩容，扩容过程需要调用底层System.arraycopy()方法进行大量的数组复制操作；在删除元素时并不会减少数组的容量（如果需要缩小数组容量，可以调用trimToSize()方法）；在查找元素时要遍历数组，对于非null的元素采取equals的方式寻找。与 Vector 近似，ArrayList 也是可以根据需要调整容量，不过两者的调整逻辑有所区别，Vector 在扩容时会提高 1 倍，而 ArrayList 则是增加 50%。

LinkedList：

• Java 提供的双向链表，所以它不需要像上面两种那样调整容量，它也不是线程安全的。
• 读写机制：LinkedList在插入元素时，须创建一个新的Entry对象，并更新相应元素的前后元素的引用；在查找元素时，需遍历链表；在删除元素时，要遍历链表，找到要删除的元素，然后从链表上将此元素删除即可。

应用场景：

• Vector 和 ArrayList 作为动态数组，其内部元素以数组形式顺序存储的，所以非常适合随机访问的场合。除了尾部插入和删除元素，往往性能会相对较差，比如我们在中间位置插入一个元素，需要移动后续所有元素。
• LinkedList 进行节点插入、删除却要高效得多，但是随机访问性能则要比动态数组慢。

知识扩展：

集合框架的整体设计：

这里没有把 java.util.concurrent 下面的线程安全容器添加进来；也没有列出 Map 容器，虽然通常概念上也会把 Map 作为集合框架的一部分，但是它本身并不是真正的集合（Collection）。

我们可以看到 Java 的集合框架，Collection 接口是所有集合的根，然后扩展开提供了三大类集合，分别是：

• List，也就是我们前面介绍最多的有序集合，它提供了方便的访问、插入、删除等操作。
• Set，Set 是不允许重复元素的，这是和 List 最明显的区别，也就是不存在两个对象 equals 返回 true。在日常开发中有很多需要保证元素唯一性的场合。
• Queue / Deque，则是 Java 提供的标准队列结构的实现，除了集合的基本功能，它还支持类似先入先出（FIFO， First-in-First-Out）或者后入先出（LIFO，Last-In-First-Out）等特定行为。这里不包括 BlockingQueue，因为通常是并发编程场合，所以被放置在并发包里。

 

• 每种集合的通用逻辑，都被抽象到相应的抽象类之中，比如 AbstractList 就集中了各种 List 操作的通用部分。这些集合不是完全孤立的，比如，LinkedList 本身，既是 List，也是 Deque 哦。
• TreeSet 代码里实际默认是利用 TreeMap 实现的，Java 类库创建了一个 Dummy 对象“PRESENT”作为 value，然后所有插入的元素其实是以键的形式放入了 TreeMap 里面；同理，HashSet 其实也是以 HashMap 为基础实现的，原来他们只是 Map 类的马甲！
• 我们需要对各种具体集合实现，至少了解基本特征和典型使用场景，以 Set 的几个实现为例：

1、TreeSet 支持自然顺序访问，但是添加、删除、包含等操作要相对低效（log(n) 时间）。

2、HashSet 则是利用哈希算法，理想情况下，如果哈希散列正常，可以提供常数时间的添加、删除、包含等操作，但是它不保证有序。

3、LinkedHashSet，内部构建了一个记录插入顺序的双向链表，因此提供了按照插入顺序遍历的能力，与此同时，也保证了常数时间的添加、删除、包含等操作，这些操作性能略低于 HashSet，因为需要维护链表的开销。

4、在遍历元素时，HashSet 性能受自身容量影响，所以初始化时，除非有必要，不然不要将其背后的 HashMap 容量设置过大。而对于 LinkedHashSet，由于其内部链表提供的方便，遍历性能只和元素多少有关系。

• 理解 Java 提供的默认排序算法：

1、需要区分是 Arrays.sort() 还是 Collections.sort() （底层是调用 Arrays.sort()）；什么数据类型；多大的数据集（太小的数据集，复杂排序是没必要的，Java 会直接进行二分插入排序）等。

2、对于原始数据类型，目前使用的是所谓双轴快速排序（Dual-Pivot QuickSort），是一种改进的快速排序算法。

3、而对于对象数据类型，目前则是使用 Timsort，思想上也是一种归并和二分插入排序（binarySort）结合的优化排序算法。TimSort 并不是 Java 的独创，简单说它的思路是查找数据集中已经排好序的分区（这里叫 run），然后合并这些分区来达到排序的目的。

4、Java 8 引入了并行排序算法（直接使用 parallelSort 方法），这是为了充分利用现代多核处理器的计算能力，底层实现基于 fork-join 框架，当处理的数据集比较小的时候，差距不明显，甚至还表现差一点；但是，当数据集增长到数万或百万以上时，提高就非常大了，具体还是取决于处理器和系统环境。