java中Vector,ArrayList,List利用分析

java中Vector,ArrayList,List利用分析.(2011-07-24 04:14:05)


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标签： 杂谈

线性表，链表，哈希表是常用的数据构造，在举行Java开发时，JDK曾经为我们供给了一系列相应的类来告终大约的数据构造。这些类均在java.util包中。本文试图穿越容易的描写，向读者阐述各个类的作用以及如何准确利用这些类。

Collection

├List

│├LinkedList

│├ArrayList

│└Vector

│　└Stack

└Set

Map

├Hashtable

├HashMap

└WeakHashMap

Collection接口

Collection是最大约的聚集接口，一个Collection代表一组Object，即Collection的元素（Elements）。一些Collection批准雷同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不供给直接继承自Collection的类， JavaSDK供给的类都是继承自Collection的“子接口”如List和Set。

所有告终Collection接口的类都定然供给两个规范的构造函数：无参数的构造函数用于创立一个空的Collection，有一个Collection参数的构造函数用于创立一个新的Collection，这个新的Collection与传入的Collection有雷同的元素。后一个构造函数批准用户复制一个Collection。

如何遍历Collection中的每一个元素？不论Collection的切实种类如何，它都扶持一个iterator()的措施，该措施归来一个迭代子，利用该迭代子即可逐一拜会Collection中每一个元素。标兵的用法如下：

Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子

while(it.hasNext()) {

Object obj = it.next(); // 获得下一个元素

}

由Collection接口派生的两个接口是List和Set。

List接口

List是有序的Collection，利用此接口能够准确的扼制每个元素插入的位置。用户能够利用索引（元素在List中的位置，相仿于数组下标）来拜会List中的元素，这相仿于Java的数组。

和下面要提到的Set不同，List批准有雷同的元素。

除非具有Collection接口必备的iterator()措施外，List还供给一个listIterator()措施，归来一个ListIterator接口，和规范的Iterator接口相比，ListIterator多了一些add()之类的措施，批准增加，剔除，设定元素，还能前进或向后遍历。

告终List接口的常用类有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。

LinkedList类

LinkedList告终了List接口，批准null元素。另外LinkedList供给额外的get，remove，insert措施在LinkedList的首部或尾部。这些垄断使LinkedList可被用作堆栈（stack），队列（queue）或双向队列（deque）。

当心LinkedList未曾同步措施。万一多个线程同时拜会一个List，则定然自己告终拜会同步。一种处理措施是在创立List时构造一个同步的List：

List list = Collectionswww.gay010.info.synchronizedList(new LinkedList(...));

ArrayList类

ArrayList告终了可变大小的数组。它批准所有元素，包括null。ArrayList未曾同步。

size，isEmpty，get，set措施运行工夫为常数。然而add措施开支为分配的常数，增加n个元素必需O(n)的工夫。其他的措施运行工夫为线性。

每个ArrayList实例都有一个容量（Capacity），即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不时增加新元素而积极添置，然而增长算法并未曾定义。当必需插入许多元素时，在插入前能够调用ensureCapacity措施来添置ArrayList的容量以长进插入效率。

和LinkedList一样，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。

Vector类

Vector极其相仿ArrayList，然而Vector是同步的。由Vector创立的Iterator，固然和ArrayList创立的Iterator是统一接口，然而，因为Vector是同步的，当一个Iterator被创立而且正在被利用，另一个线程改换了Vector的事态（例如，增加或剔除非一些元素），这时调用Iterator的措施时将抛出ConcurrentModificationException，因而定然捉拿该失常。

Stack 类

Stack继承自Vector，告终一个后进先出的堆栈。Stack供给5个额外的措施使得Vector得以被当作堆栈利用。大约的push和pop措施，还有peek措施获得栈顶的元素，empty措施测验堆栈是否为空，search措施检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创立后是空栈。

Set接口

Set是一种不包括重复的元素的Collection，即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set最多有一个null元素。

很显明，Set的构造函数有一个局限条件，传入的Collection参数不能包括重复的元素。

请当心：定然当心垄断可变对象（Mutable Object）。万一一个Set中的可变元素改换了切身事态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。

Map接口

请当心，Map未曾继承Collection接口，Map供给key到value的照射。一个Map中不能包括雷同的key，每个key只能照射一个value。Map接口供给3种聚集的视图，Map的内容能够被当作一组key聚集，一组value聚集，可能一组key-value照射。

Hashtable类

Hashtable继承Map接口，告终一个key-value照射的哈希表。任何非空（non-null）的对象都可作为key可能value。

增加数据利用put(key, value)，取出数据利用get(key)，这两个大约垄断的工夫开支为常数。

Hashtable 穿越initial capacity和load factor两个参数调剂功能。等闲缺省的load factor0.75较好地告终了工夫和空间的平衡。增大load factor能够勤俭空间但相应的查找工夫将增大，这会波及像get和put这么的垄断。

利用Hashtable的容易示例如下，将1，2，3放到Hashtable中，他们的key离别是”one”，”two”，”three”：

Hashtable numbers = new Hashtable();

numbers.put(“one”, new Integer(1));

numbers.put(“two”, new Integer(2));

numbers.put(“three”, new Integer(3));

要取出一个数，例如2，用相应的key：

Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);

System.out.println(“two = ” + n);

由于作为key的对象将穿越计算其散列函数来确定与之对应的value的位置，因而任何作为key的对象都定然告终hashCode和equals措施。hashCode和equals措施继承自根类Object，万一你用自定义的类当作key的话，要相当当心，按照散列函数的定义，万一两个对象雷同，即obj1.equals(obj2)=true，则它们的hashCode定然雷同，但万一两个对象不同，则它们的hashCode无须定不同，万一两个不同对象的hashCode雷同，这种假象称为抵触，抵触会导致垄断哈希表的工夫开支增大，因而尽量定义好的hashCode()措施，能加快哈希表的垄断。

万一雷同的对象有不同的hashCode，对哈希表的垄断会揭示鬼没神出的收获（期待的get措施归来null），要避免这种问题，只必需铭刻一条：要同时复写equals措施和hashCode措施，而不要只写其中一个。

Hashtable是同步的。

HashMap类

HashMap和Hashtable相仿，不同之处在于HashMap是非同步的，并且批准null，即null value和nullkey。，然而将HashMap视为Collection时（values()措施可归来Collection），其迭代子垄断工夫开支和HashMap的容量成比例。因而，万一迭代垄断的功能相当重要的话，不要将HashMap的初始化容量设得过高，可能load factor过低。

WeakHashMap类

WeakHashMap是一种改进的HashMap，它对key厉行“弱引用”，万一一个key不再被表面所引用，那么该key能够被GC回收。

归纳

万一波及到堆栈，队列等垄断，该当琢磨用List，对于必需迅速插入，剔除元素，该当利用LinkedList，万一必需迅速随机拜会元素，该当利用ArrayList。

万一过程在单线程环境中，可能拜会仅仅在一个线程中举行，琢磨非同步的类，其效率较高，万一多个线程可能同时垄断一个类，该当利用同步的类。

要尤其当心对哈希表的垄断，作为key的对象要准确复写equals和hashCode措施。

尽量归来接口而非切实的种类，如归来List而非ArrayList，这么万一尔后必需将ArrayList换成LinkedList时，客户端代码无须改换。这即便针对笼统编程。

同步性

Vector是同步cfeits.com的。这个类中的一些措施保证了Vector中的对象是线程平安的。而ArrayList则是异步的，因而ArrayList中的对象并不是线程平安的。因为同步的要求会波及厉行的效率，因而万一你无须要线程平安的聚集那么利用ArrayList是一个很好的抉择，这么能够避免由于同步带来的无须要的功能开支。

数据增长

从内部告终机制来讲ArrayList和Vector都是利用数组(Array)来扼制聚凑近的对象。当你向这两种种类中添置元素的时候，万一元素的数目超过了内部数组现在的长度它们都必需伸展内部数组的长度，Vector缺省情形下积极增长本来一倍的数组长度，ArrayList是本来的50%,因而最后你获得的这个聚集所占的空间总是比你切实必需的要大。因而万一你要在聚凑近保留许多的数据那么利用Vector有一些优势，因为你能够穿越设置聚集的初始化大小来避免无须要的资源开支。

利用形式

在ArrayList和Vector中，从一个指定的位置（穿越索引）查找数据或是在聚集的末路添置、移除一个元素所花费的工夫是一样的，这个工夫我们用O(1)表示。然而，万一在聚集的其他位置添置或移除元素那么花费的工夫会呈线形增长：O(n-i)，其中n代表聚凑近元素的个数，i代表元素添置或移除元素的索引位置。为什么会这么呢？感受在举行上述垄断的时候聚凑近第i和第i个元素尔后的所有元素都要厉行位移的垄断。这一切意味着什么呢？

这意味着，你只是查找特定位置的元素或只在聚集的末路添置、移除元素，那么利用Vector或ArrayList都能够。万一是其他垄断，你良好抉择其他的聚集垄断类。例如，LinkList聚集类在添置或移除聚凑近任何位置的元素所花费的工夫都是一样的?O(1)，但它在索引一个元素的利用缺比拟慢－O(i),其中i是索引的位置.利用ArrayList也很轻率，因为你能够容易的利用索引来轮换创立iterator对象的垄断。LinkList也会为每个插入的元素创立对象，所有你要打听它也会带来额外的开支。

最后，在《Practical Java》一书中PeterHaggar提倡利用一个容易的数组（Array）来轮换Vector或ArrayList。尤其是对于厉行效率要求高的过程更应如此。因为利用数组(Array)避免了同步、额外的措施调用和无须要的重新分配空间的垄断。

Java 中 Vector、ArrayList、List 利用深入分析 - 过程杂烩

JAVA中的vector,arraylist,linkedlist的共同点及区别

ArrayList,LinkedList,Vestor这三个类都实现了java.util.List接口，但它们有各自不同的特性，主要如下：

一、同步性

ArrayList,LinkedList是不同步的，而Vestor是同步的。所以如果不要求线程安全的话，可以使用ArrayList或LinkedList，可以节省为同步而耗费的开销。但在多线程的情况下，有时候就不得不使用Vector了。当然，也可以通过一些办法包装ArrayList,LinkedList，使他们也达到同步，但效率可能会有所降低。

二、数据增长

从内部实现机制来讲ArrayList和Vector都是使用Objec的数组形式来存储的。当你向这两种类型中增加元素的时候，如果元素的数目超出了内部数组目前的长度它们都需要扩展内部数组的长度，Vector缺省情况下自动增长原来一倍的数组长度，ArrayList是原来的50%,所以最后你获得的这个集合所占的空间总是比你实际需要的要大。所以如果你要在集合中保存大量的数据那么使用Vector有一些优势，因为你可以通过设置集合的初始化大小来避免不必要的资源开销。

三、检索、插入、删除对象的效率

ArrayList和Vector中，从指定的位置（用index）检索一个对象，或在集合的末尾插入、删除一个对象的时间是一样的，可表示为O(1)。但是，如果在集合的其他位置增加或移除元素那么花费的时间会呈线形增长：O(n-i)，其中n代表集合中元素的个数，i代表元素增加或移除元素的索引位置。为什么会这样呢？以为在进行上述操作的时候集合中第i和第i个元素之后的所有元素都要执行(n-i)个对象的位移操作。

LinkedList中，在插入、删除集合中任何位置的元素所花费的时间都是一样的—O(1)，但它在索引一个元素的时候比较慢，为O(i),其中i是索引的位置。

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一般大家都知道ArrayList和LinkedList的大致区别：

1.ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构，LinkedList基于链表的数据结构。

2.对于随机访问get和set，ArrayList觉得优于LinkedList，因为LinkedList要移动指针。

3.对于新增和删除操作add和remove，LinedList比较占优势，因为ArrayList要移动数据。

ArrayList和LinkedList是两个集合 类，用于存储一系列的对象引用(references)。例如我们可以用ArrayList来存储一系列的String或者Integer。那么 ArrayList和LinkedList在性能上有什么差别呢？什么时候应该用ArrayList什么时候又该用LinkedList呢？

一．时间复 杂度

首先一点关键的是，ArrayList的内部实现是基于基础的对象数组的，因此，它使用get方法访问列表中的任意一个元素时 (random access)，它的速度要比LinkedList快。LinkedList中的get方法是按照顺序从列表的一端开始检查，直到另外一端。对 LinkedList而言，访问列表中的某个指定元素没有更快的方法了。

假设我们有一个很大的列表，它里面的元素已经排好序了，这个列表可能是ArrayList类型 的也可能是LinkedList类型的，现在我们对这个列表来进行二分查找(binary search)，比较列表是ArrayList和LinkedList时的查询速度，看下面的程序：

Java代码

package com.mangocity.test;

import java.util.LinkedList;

import java.util.List;

import java.util.Random;

import java.util.ArrayList;

import java.util.Arrays;

import java.util.Collections;

public class TestList ...{

public static final int N=50000;

public static List values;

static...{

Integer vals[]=new Integer
;

Random r=new Random();

for(int i=0,currval=0;i<N;i++)...{

vals=new Integer(currval);

currval+=r.nextInt(100)+1;

}

values=Arrays.asList(vals);

}

static long timeList(List lst)...{

long start=System.currentTimeMillis();

for(int i=0;i<N;i++)...{

int index=Collections.binarySearch(lst, values.get(i));

if(index!=i)

System.out.println("***错误***");

}

return System.currentTimeMillis()-start;

}

public static void main(String args[])...{

System.out.println("ArrayList消耗时间："+timeList(new ArrayList(values)));

System.out.println("LinkedList消耗时间："+timeList(new LinkedList(values)));

}

}

我得到的输出 是：ArrayList消耗时间：15

LinkedList消耗时间：2596

这个结果不是固定的，但是基本上ArrayList的 时间要明显小于LinkedList的时间。因此在这种情况下不宜用LinkedList。二分查找法使用的随机访问(random access)策略，而LinkedList是不支持快速的随机访问的。对一个LinkedList做随机访问所消耗的时间与这个list的大小是成比例 的。而相应的，在ArrayList中进行随机访问所消耗的时间是固定的。

这是否表明ArrayList总是比LinkedList性能要好呢？这并不一定，在某些情况 下LinkedList的表现要优于ArrayList，有些算法在LinkedList中实现时效率更高。比方说，利用 Collections.reverse方法对列表进行反转时，其性能就要好些。

看这样一个例子，加入我们有一个列表，要对其进行大量的插入和删除操作，在这种情况下 LinkedList就是一个较好的选择。请看如下一个极端的例子，我们重复的在一个列表的开端插入一个元素：

Java代码

package com.mangocity.test;

import java.util.*;

public class ListDemo {

static final int N=50000;

static long timeList(List list){

long start=System.currentTimeMillis();

Object o = new Object();

for(int i=0;i<N;i++)

list.add(0, o);

return System.currentTimeMillis()-start;

}

public static void main(String[] args) {

System.out.println("ArrayList耗时："+timeList(new ArrayList()));

System.out.println("LinkedList耗时："+timeList(new LinkedList()));

}

}

这时我的输出结果是：ArrayList耗时：2463

LinkedList耗时：15

这和前面一个例子的结果截然相反，当一个元素被加到ArrayList的最开端时，所有已经存在的元素都会后 移，这就意味着数据移动和复制上的开销。相反的，将一个元素加到LinkedList的最开端只是简单的未这个元素分配一个记录，然后调整两个连接。在 LinkedList的开端增加一个元素的开销是固定的，而在ArrayList的开端增加一个元素的开销是与ArrayList的大小成比例的。

二．空间复 杂度

在LinkedList中有一个私有的内部类，定义如下：

Java代码

private static class Entry {

Object element;

Entry next;

Entry previous;

}

每个Entry对象 reference列表中的一个元素，同时还有在LinkedList中它的上一个元素和下一个元素。一个有1000个元素的LinkedList对象将 有1000个链接在一起的Entry对象，每个对象都对应于列表中的一个元素。这样的话，在一个LinkedList结构中将有一个很大的空间开销，因为 它要存储这1000个Entity对象的相关信息。

ArrayList使用一个内置的数组来存储元素，这个数组的起始容量是10.当数组需要增长时，新的容量按 如下公式获得：新容量=(旧容量*3)/2+1，也就是说每一次容量大概会增长50%。这就意味着，如果你有一个包含大量元素的ArrayList对象， 那么最终将有很大的空间会被浪费掉，这个浪费是由ArrayList的工作方式本身造成的。如果没有足够的空间来存放新的元素，数组将不得不被重新进行分 配以便能够增加新的元素。对数组进行重新分配，将会导致性能急剧下降。如果我们知道一个ArrayList将会有多少个元素，我们可以通过构造方法来指定
容量。我们还可以通过trimToSize方法在ArrayList分配完毕之后去掉浪费掉的空间。

三．总结

ArrayList和LinkedList在性能上各 有优缺点，都有各自所适用的地方，总的说来可以描述如下：

1．对ArrayList和LinkedList而言，在列表末尾增加一个元素所花的开销都是固定的。对 ArrayList而言，主要是在内部数组中增加一项，指向所添加的元素，偶尔可能会导致对数组重新进行分配；而对LinkedList而言，这个开销是 统一的，分配一个内部Entry对象。

2．在ArrayList的 中间插入或删除一个元素意味着这个列表中剩余的元素都会被移动；而在LinkedList的中间插入或删除一个元素的开销是固定的。

3．LinkedList不 支持高效的随机元素访问。

4．ArrayList的空 间浪费主要体现在在list列表的结尾预留一定的容量空间，而LinkedList的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗相当的空间

可以这样说：当操作是在一列 数据的后面添加数据而不是在前面或中间,并且需要随机地访问其中的元素时,使用ArrayList会提供比较好的性能；当你的操作是在一列数据的前面或中 间添加或删除数据,并且按照顺序访问其中的元素时,就应该使用LinkedList了。

所以，如果只是查找特定位置的元素或只在集合的末端增加、移除元素，那么使用Vector或ArrayList都可以。如果是对其它指定位置的插入、删除操作，最好选择LinkedList