1.深入理解java集合List

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。