java集合系列——List集合总结（六）

大家好，又见面了，我是全栈君。

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

这里写图片描述

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++;
    }