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ArrayList和LinkedList、Vector的优缺点？

2018-11-09 02:38:12来源：博客园阅读 ()

一般在面试中可能会被问到ArrayList、LinkedList、Vector三者相关的区别！

一般来说我想大概都会回答如下的这些：

ArrayList底层是数组结构，查询快，增删慢，线程不安全，效率高。

LinkedList底层是链表数据结构，查询慢，增删快，线程不安全，效率高。

Vector底层是数组结构，查询快，增删慢，线程安全，效率低。

以上就是最基本的一个优缺点，但是他们的内部结构，具体怎么实现添加查询这一块的，我想应该有一部分人还是不太清楚。

下面我将带领一起去集合的内部看一看具体的代码实现。

ArrayList:

　　首先是ArrayList的一个实例化，java提供了一个有参构造和无参构造。下面一起查看代码：　

    /**
     * Constructs an empty list with the specified initial capacity.
　　　　　　构造具有指定初始容量的空列表。
     *
     * @param  initialCapacity  the initial capacity of the list  初始容量列表的初始容量
     * @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity   如果指定的初始容量为负，则抛出IllegalArgumentException
     *         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);
        }
    }

　　通过上述我们可以看到，这是ArrayList的有参构造，可以自定义集合的初始化长度，否则如果输入的是0那么就使用ArrayList自带的默认的数组缓存区。

    /**
     * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.　　构造初始容量为10的空列表。
     */
    public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

　　使用无参构造，将会创建一个默认长度的数组。初始长度为10。

    /**
     * Default initial capacity.　默认初始容量　　
     */
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    /**
     * Shared empty array instance used for empty instances.  用于空实例的共享空数组实例
     */
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

　　* 解析add添加方法的全过程，下面的add方法相关的所有源代码，

/**
     * Appends the specified element to the end of this list.　　将指定的元素追加到列表的末尾
     *
     * @param e element to be appended to this list　　将追加到此列表中的e元素
     * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
     */
    public boolean add(E e) {
　　　　　// 调用自动扩容存储机制，确保自动数组有存储新元素的能力。
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!

　　　　　// 自动扩容存储机制处理后，将元素添加到集合的末尾
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
　　　　// 判断该数组是否是一个新创建的实例对象
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
　　　　　　　// 如果是，就设置数组的长度为默认长度 10
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
　　　　　// 确保能够有储存能力
        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
　　　　　// 保存这个列表在结构上被修改的次数。
        modCount++;

        // overflow-conscious code
　　　　　// 如果默认的长度减去实际数组的长度大于0，那么就调用grow()方法

　　　　if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;　　// 获取数组原始的长度
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);　　// 获取新的数组的长度　（0 + 0/2）
        if (newCapacity - minCapacity < 0)　　　　　　// 如果新的值 - 最小值小于0   （0-10）
            newCapacity = minCapacity;　　　　　　　　// 将默认值 10 赋值给 新的值
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)　　　　// 如果新的值 - 最大长度 大于 0　　（0 - 2147483639） > 0
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);　　// 调用方法
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);　　// 复制原本的数组，定义长度，赋值给自己，来达到自动扩容
    }

　　* 总结以上，在ArrayList被无参实例化的时候就会被创建一个空的数组，在添加第一个值时，ArrayList底层的自动扩容机制将会被执行，也就是private void grow(int minCapacity)这个方法会被调用，给内部的elementData数组定义初始长度为10，然后再将值添加到数组的末尾。这里面主要就是牵涉到一个自动扩容机制，在每一次添加之前，都会去判断，当前数组长度是否有实际的存储能力，如果没有那么自动扩容机制就会根据当前数组长度+当前长度/2来计算的方式，对当前数组进行扩容。

linkedList：

　　* 链接内部结构图

　　* 查看linkedList的无参构造和有参构造

　　* 无参构造

/**
     * Constructs an empty list.　　// 构造一个空列表
     */
    public LinkedList() {
    }

　　* 有参构造

/**
     * Constructs a list containing the elements of the specified　　构造包含指定元素的列表
     * collection, in the order they are returned by the collection's 集合，按照集合返回的顺序
     * iterator. 迭代器
     *
     * @param  c the collection whose elements are to be placed into this list
     * @throws NullPointerException if the specified collection is null
     */
    public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
        this();
        addAll(c);
    }

　　* 解析add添加方法：

/**
     * Appends the specified element to the end of this list.  将指定的元素追加到列表的末尾
     *
     * <p>This method is equivalent to {@link #addLast}.
     *
     * @param e element to be appended to this list
     * @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add})
     */
    public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
    }

/**
     * Links e as last element. 链接做为最后一个元素
     */
    void linkLast(E e) {
　　　　 // 将最后一个节点临时存储起来
        final Node<E> l = last;

　　　　 // 创建一个新的节点，设置新的节点的上一个节点和当前节点的值
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);

　　　　 // 将新创建的节点重新存储到专门用于保存最后一个节点的值的对象
        last = newNode;

　　　　 // 判断是否是第一次添加，如果是第一次添加值，那么上一个值一定是null，否则就会一个值
        if (l == null)
　　　　　　　　// 如果是第一次添加，那么我们就要将新创建的节点保存到链表的头first
            first = newNode;
        else
            // 否则就设置l的下一个节点为新的节点
　　　　　　　l.next = newNode;

　　　　 // 长度增加
        size++;
　　　　// 修改次数
        modCount++;
    }

　　* 总结以上：从源代码上我们可以看到，linkedList内部采用的实际上是通过多个节点来保存值，每个节点对象中对它的上一个节点和下一个节点继续记录，以此将所有的节点串联起来，就形成了链表。

Vector：

　　vector其实本质上和ArrayList是一样的，底层都是使用了数组来完成，只是vector是从jdk1.0版本开始，ArrayList是1.2版本开始，可以理解的是ArrayList其实就是用来代替Vector的。Vector和ArrayList最大的区别就是一个是线程安全，一个是线程不安全的。这个我们可以通过查看底层代码来得知。

　　* 解析add代码

/**
     * Appends the specified element to the end of this Vector.  将指定的元素附加到这个向量的末尾
     * 
     * @param e element to be appended to this Vector
     * @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add})
     * @since 1.2
     */
    public synchronized boolean add(E e) {
        modCount++;
        ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
        elementData[elementCount++] = e;
        return true;
    }