下图是java集合框架图,Collection、Map是集合框架的顶级类,Iterator是集合迭代器。
Collection介绍(主要讲解实现类,主要特点,适用场景,实现原理) 1、List接口,主要实现类Vector、ArrayList、LinkedList (1)Vector ,如下图源码结构,可以看出Vector主要有3个成员变量, elementData是Vector 保存数据的数组成员, elementCount:记录Vector 当前容量, capacityIncrement扩容增量
特点原理: Vector 底层是使用数组保存元素,因此随机访问非常迅速,但随机插入和删除元素却要移动元素,Vector 使用本地方法 System.arraycopy移动数组元素,新增元素时如果当前数组空间不足,则自动扩容以保证足够的空间存储元素,Vector每个操作方法都指定了 synchronized关键字,因此Vector的操作时线程安全的。 适用场景:Vector 的适用于读多写少,线程安全的业务场景。 (2) ArrayList,ArrayList和Vector非常相似,区别仅仅是ArrayList操作方法不是线程安全的,要把非线程安全的arraylist转变线程安全可以使用Collections.synchronizedList方法 适用场景:ArrayList的适用于读多写少,线程非安全的业务场景。 (3)LinkedList,List的链表实现,如下图源码结构,可以看出LinkedList主要有3个成员变量,size:链表大小,first:是链表开始节点,last:是链表尾部节点。
那 LinkedList元素保存在那里呢?内部使用静态内部类 Node<E> 来保存数组元素,看下面代码: private static class Node<E> { E item; Node<E> next; Node<E> prev; Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) { this.item = element; this.next = next; this.prev = prev; } } 通过代码可以看到, LinkedList节点类 Node<E>包含了元素E,以及节点的前一个和后一个元素的引用。下面我们看看LinkedList读取,新增,删除元素时的操作 (1)读取一个元素,当读取第一个和最后一个元素时,直接返回first,last节点的成员变量E的值即可,当随机获取一个元素时,LinkedList通过 Node<E> node(int index){}方法找到指定位置index元素节点, 具体实现代码如下: Node<E> node(int index) { if (index < (size >> 1)) { Node<E> x = first; for (int i = 0; i < index; i++) x = x.next; return x; } else { Node<E> x = last; for (int i = size - 1; i > index; i--) x = x.prev; return x; } } 可以看到 LinkedList查找元素必须遍历节点元素,当index < (size >> 1)也就是size/2时,从first开始遍历,否则从last遍历,这样一定程度上可以减少遍历次数。 (2)新增元素,当新增到链表头和链表尾时,直接改变元素前后指针即可,当随机添加元素到任意位置时,代码如下: public void add(int index, E element) { checkPositionIndex(index); //检查index是否合法 //判断index是否在链表尾 if (index == size) linkLast(element); else linkBefore(element, node(index));//node()方法定位index元素位置,找到index位置元素,添加新的元素 } LinkedList随机新增元素也是要遍历链表,当链表较大时性能比较差。 (3)删除元素,同样当删除链表头和链表尾时,直接改变元素前后指针即可,当随机删除元素到任意位置时,代码如下: public E remove(int index) { checkElementIndex(index); //检查index是否合法 return unlink(node(index)); //node()方法定位index元素位置,找到index位置元素,删除元素 } 特点原理:集合元素无上限,集合使用Node<E>类保存元素E,读取,新增,删除链表头和尾效率非常快。随机读取,新增,删除链表头和尾效率较差!
适用场景:顺序读取,新增,删除场景,不适合随机读写,线程不安全。