Java 常用List集合使用场景分析

Java 常用List集合使用场景分析

java集合admin2020-06-12 2:58:5794A+A-

  过年前的最后一篇,本章通过介绍ArrayList,LinkedList,Vector,CopyOnWriteArrayList 底层实现原理和四个集合的区别。让你清楚明白,为什么工作中会常用ArrayList和CopyOnWriteArrayList?了解底层实现原理,我们可以学习到很多代码设计的思路,开阔自己的思维。本章通俗易懂,还在等什么,快来学习吧!

  ArrayList: 基于数组实现的非线程安全的集合。查询元素快,插入,删除中间元素慢。

  LinkedList: 基于链表实现的非线程安全的集合。查询元素慢,插入,删除中间元素快。

  Vector: 基于数组实现的线程安全的集合。线程同步(方法被synchronized修饰),性能比ArrayList差。

  CopyOnWriteArrayList: 基于数组实现的线程安全的写时复制集合。线程安全(ReentrantLock加锁),性能比Vector高,适合读多写少的场景。

  ArrayList : 查询数据快,是因为数组可以通过下标直接找到元素。 写数据慢有两个原因:一是数组复制过程需要时间,二是扩容需要实例化新数组也需要时间。

  LinkedList : 查询数据慢,是因为链表需要遍历每个元素直到找到为止。 写数据快有一个原因:除了实例化对象需要时间外,只需要修改指针即可完成添加和删除元素。

  注:这里的块和慢是相对的。并不是LinkedList的插入和删除就一定比ArrayList快。明白其快慢的本质:ArrayList快在定位,慢在数组复制。LinkedList慢在定位,快在指针修改。

  ArrayList 是基于动态数组实现的非线程安全的集合。当底层数组满的情况下还在继续添加的元素时,ArrayList则会执行扩容机制扩大其数组长度。ArrayList查询速度非常快,使得它在实际开发中被广泛使用。美中不足的是插入和删除元素较慢,同时它并不是线程安全的。

  第一步:通过扩容机制判断原数组是否还有空间,若没有则重新实例化一个空间更大的新数组,把旧数组的数据拷贝到新数组中。

  第三步:若插入的下标为i,则通过复制数组的方式将i后面的所有元素,往后移一位。

  删除也是一样:只是数组往前移了一位,最后一个元素设置为null,等待JVM垃圾回收。

  疑问是:能否将每次扩容的长度设置大点,减少扩容的次数,从而提高效率?其实每次扩容的长度大小是很有讲究的。若扩容的长度太大,会造成大量的闲置空间;若扩容的长度太小,会造成频发的扩容(数组复制),效率更低。

  LinkedList 是基于双向链表实现的非线程安全的集合,它是一个链表结构,不能像数组一样随机访问,必须是每个元素依次遍历直到找到元素为止。其结构的特殊性导致它查询数据慢。

  第二步:若靠近头部,则从头部开始依次查询判断。和ArrayList的elementData(index)相比当然是慢了很多。

  第三步:若在链表中间添加元素,先判断插入的位置是否为首节点,是则将首节点的上一个指针指向新增节点。否则先获取当前节点的上一个节点(简称A),并将A节点的下一个指针指向新增节点,然后新增节点的下一个指针指向当前节点。

  Vector 的数据结构和使用方法与ArrayList差不多。最大的不同就是Vector是线程安全的。从下面的源码可以看出,几乎所有的对数据操作的方法都被synchronized关键字修饰。synchronized是线程同步的,当一个线程已经获得Vector对象的锁时,其他线程必须等待直到该锁被释放。从这里就可以得知Vector的性能要比ArrayList低。

  在这里我们先简单了解一下CopyOnWrite容器。它是一个写时复制的容器。当我们往一个容器添加元素的时候,不是直接往当前容器添加,而是先将当前容器进行copy一份,复制出一个新的容器,然后对新容器里面操作元素,最后将原容器的引用指向新的容器。所以CopyOnWrite容器是一种读写分离的思想,读和写不同的容器。

  应用场景:适合高并发的读操作(读多写少)。若写的操作非常多,会频繁复制容器,从而影响性能。

  CopyOnWriteArrayList 写时复制的集合,在执行写操作(如:add,set,remove等)时,都会将原数组拷贝一份,然后在新数组上做修改操作。最后集合的引用指向新数组。

  CopyOnWriteArrayList 和Vector都是线程安全的,不同的是:前者使用ReentrantLock类,后者使用synchronized关键字。ReentrantLock提供了更多的锁投票机制,在锁竞争的情况下能表现更佳的性能。就是它让JVM能更快的调度线程,才有更多的时间去执行线程。这就是为什么CopyOnWriteArrayList的性能在大并发量的情况下优于Vector的原因。

  如果你回答:ArrayList查询快,写数据慢;LinkedList查询慢,写数据快。面试官只能算你勉强合格。

  如果你回答:ArrayList查询快是因为底层是由数组实现,通过下标定位数据快。写数据慢是因为复制数组耗时。LinkedList底层是双向链表,查询数据依次遍历慢。写数据只需修改指针引用。

  如果你继续回答:ArrayList和LinkedList都不是线程安全的,小并发量的情况下可以使用Vector,若并发量很多,且读多写少可以考虑使用CopyOnWriteArrayList。

  到这里Java 常用List集合使用场景分析就结束了。过年前的最后一篇博客,有点浮躁,可能身在职场,心在老家!最后祝大家新年快乐!!!狗年吉祥!!!大富大贵!!!可能都没人看博客了 ⊙﹏⊙‖∣ 哈哈哈哈(ಡωಡ)hiahiahia

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