ArrayList 和 Vector

Question

List 就如图名字所示一样，是元素的有序列表。当我们讨论 List 时，将其与 Set 作对比是一个很好的办法，Set 集合中的元素是无序且唯一的。

List 接口下一共实现了三个类：ArrayList，Vector，LinkedList。LinkedList 就不多说了，它一般主要用在保持数据的插入顺序的时候。ArrayList 和 Vector 都是用数组实现的，主要有这么三个区别：

1、Vector 是多线程安全的，而 ArrayList 不是，这个可以从源码中看出，Vector 类中的方法很多有 synchronized 进行修饰，这样就导致了 Vector 在效率上无法与 ArrayList 相比；

2、两个都是采用的线性连续空间存储元素，但是当空间不足的时候，两个类的增加方式是不同的，很多网友说 Vector 增加原来空间的一倍，ArrayList 增加原来空间的 50%，其实也差不多是这个意思，不过还有一点点问题可以从源码中看出，一会儿从源码中分析。

3、Vector 可以设置增长因子，而 ArrayList 不可以，最开始看这个的时候，我没理解什么是增量因子，不过通过对比一下两个源码理解了这个，先看看两个类的构造方法： ArrayList 有三个构造方法：分别是

public ArrayList(int initialCapacity)//构造一个具有指定初始容量的空列表。  
public ArrayList()//构造一个初始容量为 10 的空列表。  
public ArrayList(Collection<? extends E> c)//构造一个包含指定 collection 的元素的列表  

Vector 有四个构造方法：

//使用指定的初始容量和等于零的容量增量构造一个空向量。
public Vector()  
//构造一个空向量，使其内部数据数组的大小，其标准容量增量为零。
public Vector(int initialCapacity)
//构造一个包含指定 collection 中的元素的向量    
public Vector(Collection<? extends E> c)
//使用指定的初始容量和容量增量构造一个空的向量  
public Vector(int initialCapacity,int capacityIncrement)

Vector 比 Arraylist 多一个构造方法，没错就是

public Vector(int initialCapacity,int capacityIncrement)

这个构造方法 capacityIncrement 就是容量增长，即前面所说的增长因子，ArrayList 中是没有的。 再贴出两个类的添加源码分析下（jdk1.7 版本）：

ArrayList 类：

public boolean add(E e) {  
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!  
    elementData[size++] = e;  
    return true;  
}  

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {  
    modCount++;  
    // overflow-conscious code  
    //如果添加一个元素之后，新容器的大小大于容器的容量，那么就无法存值了，需要扩充空间  
    if (minCapacity - elementData.length > 0)  
        grow(minCapacity);  
}  

private void grow(int minCapacity) {  
    // overflow-conscious code  
    int oldCapacity = elementData.length;  
    //扩充的空间增加原来的 50%（即是原来的 1.5 倍）  
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    //如果容器扩容之后还是不够，那么干脆直接将 minCapacity 设为容器的大小   
    if (newCapacity - minCapacity < 0) 
        newCapacity = minCapacity;  
    //如果扩充的容器太大了的话，那么就执行 hugeCapacity  
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) 
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);  
    // minCapacity is usually close to size, so this is a win:  
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);  
}  

jdk1.6 版本是这样的：

 public void ensureCapacity(int minCapacity) {  
      modCount++;  
      int oldCapacity = elementData.length;  
      if (minCapacity > oldCapacity) {  
           Object oldData[] = elementData;  
           int newCapacity = (oldCapacity * 3) / 2 + 1;  
           if (newCapacity < minCapacity)  
                newCapacity = minCapacity;  
           // minCapacity is usually close to size, so this is a win:  
           elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);  
      }  
 } 

Vector 类：

 public synchronized boolean add(E e) {  
     modCount++;  
     ensureCapacityHelper(elementCount + 1);  
     elementData[elementCount++] = e;  
     return true;  
 }  

 private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {  
     // overflow-conscious code  
     if (minCapacity - elementData.length > 0)  
         grow(minCapacity);  
 }  

 private void grow(int minCapacity) {  
     // overflow-conscious code  
     int oldCapacity = elementData.length;  
     int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?  
                                      capacityIncrement : oldCapacity);  

     /** 
     这个扩容需要做个判断：如果容量增量初始化的不是 0，即使用的 public Vector(int initialCapacity,int capacityIncrement) 
     构造方法进行的初始化，那么扩容的容量是(oldCapacity+capacityIncrement)，就是原来的容量加上容量增量的值； 
     如果没有设置容量增量，那么扩容后的容量就是(oldCapacity+oldCapacity)，就是原来容量的二倍。 
     **/  
     if (newCapacity - minCapacity < 0)  
         newCapacity = minCapacity;  
     if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)  
         newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);  
     elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);  
 }  

jdk1.6 版本是这样的：

private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {  
       int oldCapacity = elementData.length;  
       if (minCapacity > oldCapacity) {  
            Object[] oldData = elementData;  
            int newCapacity = (capacityIncrement > 0) ? (oldCapacity + capacityIncrement)  
                      : (oldCapacity * 2);//方式与 jdk1.7 一样  
            if (newCapacity < minCapacity) {  
                 newCapacity = minCapacity;  
            }  
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);  
       }  
  }

ArrayList 和 Vector 都是使用数组方式存储数据，此数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素，它们都允许直接按序号索引元素，但是插入元素要涉及数组元素移动等内存操作，所以索引数据快而插入数据慢，Vector 由于使用了 synchronized 方法（线程安全)，通常性能上较 ArrayList 差。

关于 LinkedList

LinkedList 是一个双链表,在添加和删除元素时具有比 ArrayList 更好的性能.但在 get 与 set 方面弱于 ArrayList.当然,这些对比都是指数据量很大或者操作很频繁的情况下的对比,如果数据和运算量很小,那么对比将失去意义.

而 LinkedList 还实现了 Queue 接口,该接口比 List 提供了更多的方法,包括 offer(),peek(),poll() 等.注意: 默认情况下 ArrayList 的初始容量非常小,所以如果可以预估数据量的话,分配一个较大的初始值属于最佳实践,这样可以减少调整大小的开销。

什么时候使用 ArrayList 或 Vector

在什么时候使用 ArrayList 或 Vector，它完全取决于你的需求，如果你需要执行一个线程安全的操作，那么 Vector 是最好的选择，它保证你同一个时刻只有一个线程访问你的集合。

性能：同步操作相比没有同步操作消耗更多的时间，所以如果你不需要线程安全的操作，ArrayList 将会是更好的选择，它将会因为并发进程提高性能。

怎么让 ArrayList 同步

使用 Collecions.synzhonizedList

List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
... 
//If you wanna use iterator on the synchronized list, use it
//like this. It should be in synchronized block.
synchronized (list) {
  Iterator iterator = list.iterator();
  while (iterator.hasNext())
      ...
      iterator.next();
      ...
}

ArrayList、Vector、LinkedList 的存储性能和特性

ArrayList 和 Vector 都是使用数组方式存储数据，此数组元素数大于实际存储的数据以便增加和插入元素， 它们都允许直接按序号索引元素，但是插入元素要涉及数组元素移动等内存操作，所以索引数据快而插入数据慢，Vector 由于使用了 synchronized 方法（线程安全） ，通常性能上较 ArrayList 差，而 LinkedList 使用双向链表实现存储，按序号索引数据需要进行前向或后向遍历， 但是插入数据时只需要记录本项的前后项即可，所以插入速度较快。LinkedList 也是线程不安全的，LinkedList 提供了一些方法，使得 LinkedList 可以被当作堆栈和队列来使用。