集合是我們日常程式設計中可能用的很多的技術之一 使用頻率極高 可能平時就會知道怎麼去用 但是集合之間的關係與不同之處都不是很清楚 對它們的底層原理更甚 所以寫詞文章 讓自己有一個更深的認識

集合是一個龐大的家族 今天先來說說這幾個 ArrayList、LinkedList、Vector 

        ArrayList  由於它的底層是陣列 陣列我們都知道它的查詢修改都是效率很高的 ArrayList也是如此 但是為什麼查詢修改效率高 插入和刪除效率低較低呢 這就跟它的資料結構有關係呢 接下啦我們來看看ArrayList資料結構模型

 插入、刪除：如果我們要想集合中插入一個數100 它的操作步驟是 先在集合中把要插入的位置的數32複製一份 然後再把後面的數往後移  我們不僅要複製資料 而且還要將資料往後移 如果這個集合的資料很多的話 那效率就會很低  進行刪除的話後面的資料複製一份 同時資料都要像前面移動 效率也很低

 查詢、修改： 修改如果進行查詢 我們只需要通過陣列下標就可以定位到資料 所以效率高 實際開發中 我們大部分是進行查詢資料 所以ArrayList使用很廣泛

任何事物都有兩面性 不管是生活中 還是工作中 在程式設計也是同樣適用的（因為程式設計也是人發明出來的嘛） 為了解決ArrayList的這一短板 聰明的程式設計師就使用另一個集合

 ArrayList 增刪改查的原始碼

      從原始碼我們可以看出 不管是插入和刪除元素的時候 ArrayList都會複製陣列操作 這也就導致了它的效率不高

 1 //查詢元素
 2  public E get(int index) {
 3 //檢查元素是否越界
 4         rangeCheck(index);
 5 
 6         return elementData(index);
 7     }
 8 
 9 
10 //按順序新增元素
11  public boolean add(E e) {
12        //確認開啟擴容機制 
13         ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
14         elementData[size++] = e;
15         return true;
16     }
17 
18 //在指定位置插入元素
19  public void add(int index, E element) { 
20        //檢查索引是否越界
21         rangeCheckForAdd(index);
22        //確認開啟擴容機制
23          ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
24        //複製陣列
25         System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
26                          size - index);
27       //替換元素
28         elementData[index] = element;
29         size++;
30     }
31 
32 
33 
34 
35 //移除某個元素
36  public E remove(int index) {
37         rangeCheck(index);
38 
39         modCount++;
40         E oldValue = elementData(index);
41 
42         int numMoved = size - index - 1;
43         if (numMoved > 0)
 
               //複製陣列
44             System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
45                              numMoved);
46         elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
47 
48         return oldValue;
49     }
50 
51 
52  

  LinkedList 

       LinkedList它的底層是雙向連結串列實現的非執行緒安全的集合，它是一個連結串列結構，不能像陣列一樣隨機訪問，必須是每個元素依次遍歷直到找到元素為止。其結構的特殊性導致它查詢資料慢。 接下來我們來看看它的結構模型

插入、刪除 ：因為是連結串列結構 所以它的插入效率很高 (如果在14 和 18之間插入一個33 的話，連結串列直接會將連線到18的鏈子斷開 然後連線上33所在的前節點  資料18的前節點再連線上33的後節點  如圖2所示) 也就是說 插入一個數字我們只需要將(14 和 18 之間的)連結串列斷開 再將14和33之間的連結串列連上即可  比ArrayList的陣列複製效率高

查詢、修改 ：LinkedList 查詢速度慢 因為它要遍歷整個整個集合 直到找到元素為止 如果集合陣列多的話 消耗的資源就多 而ArrayList是通過陣列下標定位速度快 同樣他也是執行緒不安全的

linkedList

      在執行查詢時 先判斷元素是靠近頭部還是尾部 如果是頭部 若靠近頭部，則從頭部開始依次查詢判斷 

      執行插入時 判斷是插入到中間還是尾部 如果插入到尾部 直接將尾節點的下一個指標指向新增節點。如果插入到中間 獲取到當前節點的上一個節點（D） 並將D節點的後指標指向新的節點頭指標 然後新增節點的下一個指標指向當前節點。

 1   //查詢元素   
 2   public E get(int index) {
 3       //檢查所引是否越界
 4       checkElementIndex(index);
 5          return node(index).item;
 6      }
 7 
 8 // 返回指定索引處的節點
 9 Node<E> node(int index) {
10   // 指定的索引值與連結串列大小右移一位，及除以 2 進行比較
11    if (index < (size >> 1)) { // 索引小，則從首節點向後掃描，直到索引值處
12    Node<E> x = first;
13     for (int i = 0; i < index; i++)
14      x = x.next;
15     return x;
16     } else { // 索引大，則從尾節點向前掃描，直到索引值處
17     Node<E> x = last;
18      for (int i = size - 1; i > index; i--)
19     x = x.prev;
20     return x;
21   }
22 }
23 
24 
25   //移除指定元素
26    public E remove(int index) {
27          checkElementIndex(index);
28          return unlink(node(index));
29     }
30  
31  //在指定位置新增元素
32    public void add(int index, E element) {
33        //檢查所引是否越界  
34        checkPositionIndex(index);
35        // 在連結串列末尾天新增
36          if (index == size)
37              linkLast(element);
38          else
39              linkBefore(element, node(index));
40     }
41  
42    private static class Node<E> {
43          E item;
44          //頭節點
45          Node<E> next;
46        //尾節點
47          Node<E> prev;
48          Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
49             this.item = element;
50              this.next = next;
51              this.prev = prev;
52          }
53      }
54  
55   /**
56       * Links e as last element.
57       */
58      void linkLast(E e) {
59          //用l來臨時儲存未插入前的last節點
60          final Node<E> l = last;
61         //建立一個值為e的新節點 新增第一個元素時 l = null
62          final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
63          //將新節點賦值的last
64         last = newNode;
65         if (l == null)
66              first = newNode;
67          else
68             l.next = newNode;
69          size++;
70          modCount++;
71      }

  Vector 

       Vector的資料結構和使用方法 跟ArrayList相同 不同之處在於Vector是執行緒安全的 幾乎所有的對資料操作的方法都被synchronized關鍵字修飾  synchronized是執行緒同步的 當一個執行緒獲得Vector物件鎖的時候 其它的執行緒必須等到它執行完畢之後（鎖被釋放）才能執行  

總結

1.ArrayList 它的底層是一個數組 查詢修改資料快(通過下標定位) 但是插入刪除資料比較慢 (插入資料慢是因為複製陣列耗時)  為了改進這個缺點 於是就有了LinkedList陣列 它是一個連結串列結構 插入和刪除資料很快（只需要修改指標引用） 但是查詢和修改數效率低（他要查詢到整個連結串列從第一個開始尋找 一直找到為止）

2.ArrayList 和LinkedList都是執行緒不安全的

3.Vector是執行緒安全的 但是效率低 當我們執行單個執行緒的時候ArrayList的效率高於Vector 

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