1. ArrayList和LinkedList總結

ArrayList

類圖

總結

1. ArrayList的默認容量是10

   /**
    * Default initial capacity.
    */
   private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

2. 不同於Vector，ArrayList是線程不安全的，可以使用併發容器CopyOnWirteArrayList代替

3. ArrayList底層是使用對象數組實現的，繼承了AbstractList，實現了Serializable、Cloneable、RadndomAccess接口

   • transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
   • 使用writeObject進行序列化
   • 支持隨機訪問
   • clone()方法實現的是淺複製

4. writeObject()方法中是先序列化當前元素的個數，再序列化每個元素。因此在readObject()方法中需要先從流中反序列化元素個數，在反序列化每個元素。在這個序列化過程中，是不允許插入、刪除元素和擴容、縮小容量等操作，否則拋出ConcurrentModificationException異常

   private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
       throws java.io.IOException{
       // Write out element count, and any hidden stuff
       int expectedModCount = modCount;    // 記錄當前操作次數
       s.defaultWriteObject();
   
       // Write out size as capacity for behavioural compatibility with clone()
       s.writeInt(size);
   
       // Write out all elements in the proper order.
       for (int i=0; i<size; i++) {
           s.writeObject(elementData[i]);
       }
   
       if (modCount != expectedModCount) { // 如果序列化完成後，操作次數發生改變
           throw new ConcurrentModificationException();
       }
   }

5. 當ArrayList容量不足時，會進行容量的擴充，新容量是舊容量的1.5倍：int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

   但是，如果新容量不足最小的容量（如默認容量10），則以最小容量爲準

6. 如果使用默認構造函數創建ArrayList，則此時的elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，而DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA是一個長度爲0的空數組，也就是說，在第一次add()方式時，會先進行擴容操作。這是一種懶惰申請數組空間的方式，防止ArrayList創建以後，卻不使用，從而浪費空間

7. 而trimToSize()方法正好相反，是將數組長度消減到實際元素個數。如果此時size == 0則直接將DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA賦值給elementData，從而避免使用Arrays.copyOf()來複制數組減少消耗

8. 需要注意clear()方法，僅僅是將數組中的元素全部置爲null，然後修改size = 0，但是並不修改數組的長度

9. 可以使用Itr/ListItr/get()方法來遍歷數組，僅僅是隨機訪問的話，get()方法更爲高效，因爲get()方法是直接通過下標去訪問元素，而迭代器需要做更多的操作

10. 在使用ArrayList時，如果提前預知了元素的個數，則最好在構建時生成好預計容量的ArrayList，否則在動態增長過程中，數組的會進行多次複製元素的操作，這是十分影響效率的

11. ArrayList是有長度限制的，理論最長爲Interger.MAX_VALUE

LinkedList

類圖

總結

1. LinkedList底層使用雙向鏈表實現，所以更適用於順序訪問而不是隨機訪問

2. LiknedList由於使用鏈表實現，理論上是沒有長度限制的，但是size則可能會出現溢出的情況

3. LinkedList繼承至AbstractSequentialList，而不是直接繼承AbstractList

   • AbstractSequentialList提供了對List接口的基本實現
     
     • public E get(int index)
     • public E set(int index, E element)
     • public void add(int index, E element)
     • public E remove(int index)
     • public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)
     • public Iterator<E> iterator()
   • AbstractSequentialList實現的方法均是（除了iterator()）圍繞着抽象方法public abstract ListIterator<E> listIterator(int index);來進行的，所以說在這個基本實現中，全部是依靠ListIterator來對底層鏈表進行操作
   • 注意，如果要實現隨機訪問數組的話最好是直接繼承AbstractList，而不是去繼承AbstractSequentialList

4. LinkedList實現了List接口，最基本的可以作爲列表使用，同時實現了Deque接口，也就是說可以作爲雙端隊列使用，再加上Deque接口繼承自Queue接口，那麼也可以作爲隊列使用

5. 基於LinkedList的實現，也可以被用做（鏈）棧使用

   • addFirst() — push()
   • removeFirst() — pop()
   • getFirst() — peek()

6. LinkedList同時也提供了隊列的基本操作，需要注意的是，LinkedList實現的是無界隊列

   • public boolean add(E e)
   • public boolean offer(E e)
   • public E remove()
   • public E poll()
   • public E element()
   • public E peek()

7. LinkedList同樣是線程不安全的，可以使用Collections.synchronizedList()來獲取線程安全的LinkedList。如果只是使用隊列，那麼可以使用ConcurrentLinkedQueue來代替

ArrayList和LinkedList對比

相同點

• 都是List接口的具體實現
• 兩者都是線程不安全的
• 均使用了modCount來記錄操作的次數（例如修改數組的結構或內容），在一些方法執行過程中（包括迭代器），不允許其他的操作時，會通過modCount的變化來拋出ConcurrentModificationException異常

不同點

• 底層實現不同：ArrayList使用的數組，LinkedList使用的是雙向鏈表

• ArrayList的額外空間消耗是在於通常會在數組的末尾預留一定的空間，LinkedList則是需要保存相關聯結點的指針

• ArrayList實際上有長度限制，而LinkedList沒有

• ArrayList更適用於隨機訪問

• 在插入/刪除元素時，ArrayList相比LinkedList會多付出移動元素以及數組擴容的代價，但是LinkedList同樣也會付出額外空間的代價，同時在指定下標進行元素的操作時，LinkedList會付出更多的代價（進行元素的查找）

• 在數據量不大的情況，ArrayList和LinkedList在操作元素方面效率差不多。但是數據量變大，如果需要在列表的前面操作元素或者伴隨着頻繁/大量的元素刪除，那麼使用LinkedList可能會更好（減少移動元素的情況），但是其他情況下，考慮訪問元素的速度（特別是已知元素上限時），ArrayList可能就是更優的選擇