java集合系列——List集合总结（六）

一.总结概述

List继承了Collection，是有序的列表。

实现类有ArrayList、LinkedList、Vector、Stack等

ArrayList是基于数组实现的，是一个数组队列。可以动态的增加容量！

LinkedList是基于链表实现的，是一个双向循环列表。可以被当做堆栈使用！

Vector是基于数组实现的，是一个矢量队列，是线程安全的！

Stack是基于数组实现的，是栈，它继承与Vector，特性是FILO（先进后出）！

二.使用场景

在实际的应用中如果使用到队列，栈，链表，首先可以想到使用List。不同的场景下面使用不同的工具，效率才能更高！

1. 当集合中对插入元素数据的速度要求不高，但是要求快速访问元素数据，则使用ArrayList！

2. 当集合中对访问元素数据速度不做要求不高，但是对插入和删除元素数据速度要求高的情况，则使用LinkedList！

3.当集合中有多线程对集合元素进行操作时候，则使用Vector！但是现在BVector现在一般不再使用，如需在多线程下使用，可以用CopyOnWriteArrayList，在java.util.concurrent包下。

4.当集合中有需求是希望后保存的数据先读取出来，则使用Stack！

三.性能测试

/*
* @author 阿飞
* 性能测试，通过插入、随机读取和删除对ArrayList、LinkedList、Vector和Stack进行测试！
* 结论：看LinkedList
*  插入10万个元素，LinkedList所花时间最短：17 ms。
*  删除10万个元素，LinkedList所花时间最短： 9 ms。
*  遍历10万个元素，LinkedList所花时间最长：10255 ms；而ArrayList、Stack和Vector则相差不多，都只用了几秒。
*  (1) 对于需要快速插入，删除元素，应该使用LinkedList。
*  (2) 对于需要快速随机访问元素，应该使用ArrayList。
*
*/
public class ListTest {

private static final int COUNT = 100000; //十万

private static ArrayList<Object> arrayList = new ArrayList<Object>();
private static LinkedList<Object> linkedList = new LinkedList<Object>();
private static Vector<Object> vector = new Vector<Object>();
private static Stack<Object> stack = new Stack<Object>();

public static void main(String[] args) {
System.out.println("....开始测试插入元素..........");

// 插入元素测试
insertData(arrayList,"ArrayList") ;
insertData(linkedList,"LinkedList") ;
insertData(vector,"Vector") ;
insertData(stack,"Stack") ;

System.out.println("....开始测试读取元素..........");

// 随机读取元素测试
readAccessData(arrayList,"ArrayList") ;
readAccessData(linkedList,"LinkedList") ;
readAccessData(vector,"Vector") ;
readAccessData(stack,"Stack") ;

System.out.println("....开始测试删除元素..........");

// 随机读取元素测试
deleteData(arrayList,"ArrayList") ;
deleteData(linkedList,"LinkedList") ;
deleteData(vector,"Vector") ;
deleteData(stack,"Stack") ;

}

/**
* 指定的List 的子类中插入元素，并统计插入的时间
* @param list List 的子类
* @param name 子类的名称
*/
private static void insertData(List<Object> list,String name) {
long startTime = System.currentTimeMillis();

// 向list的位置0插入COUNT个数
for (int i=0; i<COUNT; i++){
list.add(0, i);
}

long endTime = System.currentTimeMillis();
long interval = endTime - startTime;
System.out.println(name + " : 插入 "+COUNT+"元素， 使用的时间是 " + interval+" ms");
}

/**
* 指定的List 的子类中删除元素，并统计删除的时间
* @param list List 的子类
* @param name 子类的名称
*/
private static void deleteData(List<Object> list,String name) {
long startTime = System.currentTimeMillis();

// 删除list第一个位置元素
for (int i=0; i<COUNT; i++)
list.remove(0);

long endTime = System.currentTimeMillis();
long interval = endTime - startTime;
System.out.println(name + " : 删除 "+COUNT+"元素， 使用的时间是 " + interval+" ms");
}

/**
* 指定的List 的子类中读取元素，并统计读取的时间
* @param list List 的子类
* @param name 子类的名称
*/
private static void readAccessData(List<Object> list,String name) {
long startTime = System.currentTimeMillis();

// 读取list元素
for (int i = 0; i < COUNT; i++)
list.get(i);

long endTime = System.currentTimeMillis();
long interval = endTime - startTime;
System.out.println(name + " : 随机读取 "+COUNT+"元素， 使用的时间是 " + interval+" ms");
}
}

运行结果：

....开始测试插入元素..........
ArrayList : 插入 100000元素， 使用的时间是 970 ms
LinkedList : 插入 100000元素， 使用的时间是 17 ms
Vector : 插入 100000元素， 使用的时间是 968 ms
Stack : 插入 100000元素， 使用的时间是 888 ms
....开始测试读取元素..........
ArrayList : 随机读取 100000元素， 使用的时间是 6 ms
LinkedList : 随机读取 100000元素， 使用的时间是 10255 ms
Vector : 随机读取 100000元素， 使用的时间是 8 ms
Stack : 随机读取 100000元素， 使用的时间是 4 ms
....开始测试删除元素..........
ArrayList : 删除 100000元素， 使用的时间是 1460 ms
LinkedList : 删除 100000元素， 使用的时间是 9 ms
Vector : 删除 100000元素， 使用的时间是 1472 ms
Stack : 删除 100000元素， 使用的时间是 894 ms

4.分析ArrayList和LinkedList运行结果

从运行的结果可以看出，ArrayList和LinkedLis适用各自的场景中！

为什么ArrayList读取速度快于LinkedList，而插入和删除速度又慢于LinkedList？

前面章节分析了这两个类的源码！

（1）ArrayList随机读取的时候采用的是get(index),根据指定位置读取元素，而LinkedList则采用size/2 ,二分法去加速一次读取元素！

源代码如下：

ArrayList：

public E get(int index) {
rangeCheck(index);

return elementData(index);
}
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];//直接通过数组的下标来读取元素
}

LinkedList：

Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(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;
}
}

（2）ArrayList插入时候要判断容量，删除时候要将数组移位，有一个复制操作！而LinkedList直接插入，不用判断容量，删除的时候也是直接删除跳转指针节点，没有复制的操作！

源代码如下：

ArrayList：

public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1);  // 判断是否要增容
elementData[size++] = e;
return true;
}

LinkedList：

public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}

void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last;
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
last = newNode;
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}

java集合系列——java集合概述（一）

java集合系列——List集合之ArrayList介绍（二）

java集合系列——List集合之LinkedList介绍（三）

java集合系列——List集合之Vector介绍（四）

java集合系列——List集合之Stack介绍（五）

java集合系列——List集合总结（六）

java集合系列——Map介绍（七）

java集合系列——Map之HashMap介绍（八）

java集合系列——Map之TreeMap介绍（九）

java集合系列——Set之HashSet和TreeSet介绍（十）

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