java中List的底层数据结构

末蓝、 2023-10-14 19:21 55阅读 0赞

在Java中，List是一种有序的集合，可以存储任意类型的元素。List接口的常见实现类有ArrayList、LinkedList和Vector。

1.  ArrayList：底层数据结构是数组，数组的长度会根据需要进行动态扩容。当元素数量超过当前容量时，会创建一个更大的数组，并将原来的元素复制到新数组中。由于基于数组实现，ArrayList在随机访问（根据索引获取元素）方面具有良好的性能，时间复杂度为O(1)，但在插入和删除元素时，需要移动后续元素，时间复杂度为O(n)。
2.  LinkedList：底层数据结构是双向链表，每个节点包含一个元素和两个指针，分别指向前驱节点和后继节点。由于链表的特性，LinkedList在插入和删除元素时具有较好的性能，时间复杂度为O(1)，但在随机访问方面性能较差，需要遍历链表，时间复杂度为O(n)。
3.  Vector：与ArrayList类似，底层数据结构也是数组，但Vector是线程安全的，通过使用synchronized关键字来保证线程安全。由于存在同步开销，Vector的性能相对较差，一般在不需要线程安全的场景下使用ArrayList。 综上所述，List的底层数据结构可以是数组（如ArrayList和Vector）或链表（如LinkedList），根据不同的需求选择合适的实现类。

下面是Java中List的底层数据结构的代码示例：

1.  ArrayList：

javaCopy codeimport java.util.ArrayList;
    import java.util.List;
    public class ArrayListExample {
        public static void main(String[] args) {
            List<String> list = new ArrayList<>();
            
            // 添加元素
            list.add("Apple");
            list.add("Banana");
            list.add("Orange");
            
            // 遍历元素
            for (String fruit : list) {
                System.out.println(fruit);
            }
            
            // 获取指定索引的元素
            String element = list.get(1);
            System.out.println("Element at index 1: " + element);
            
            // 删除指定索引的元素
            list.remove(0);
            
            // 判断列表是否为空
            boolean isEmpty = list.isEmpty();
            System.out.println("Is list empty? " + isEmpty);
            
            // 获取列表的大小
            int size = list.size();
            System.out.println("List size: " + size);
        }
    }

1.  LinkedList：

javaCopy codeimport java.util.LinkedList;
    import java.util.List;
    public class LinkedListExample {
        public static void main(String[] args) {
            List<String> list = new LinkedList<>();
            
            // 添加元素
            list.add("Apple");
            list.add("Banana");
            list.add("Orange");
            
            // 遍历元素
            for (String fruit : list) {
                System.out.println(fruit);
            }
            
            // 获取指定索引的元素
            String element = list.get(1);
            System.out.println("Element at index 1: " + element);
            
            // 删除指定索引的元素
            list.remove(0);
            
            // 判断列表是否为空
            boolean isEmpty = list.isEmpty();
            System.out.println("Is list empty? " + isEmpty);
            
            // 获取列表的大小
            int size = list.size();
            System.out.println("List size: " + size);
        }
    }

以上代码示例分别展示了ArrayList和LinkedList的基本操作，包括添加元素、遍历元素、获取指定索引的元素、删除指定索引的元素、判断列表是否为空以及获取列表的大小。你可以根据需要选择合适的List实现类。

**目录**

Java中List的底层数据结构

ArrayList

LinkedList

Vector

总结

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## Java中List的底层数据结构 ##

在Java中，List是一种常用的集合类型，用于存储一组有序的元素。List接口有多种实现类，如ArrayList、LinkedList和Vector等。这些实现类在底层采用不同的数据结构来存储元素，本文将介绍Java中List的底层数据结构及其特点。

## ArrayList ##

ArrayList是Java中最常用的List实现类之一，它基于数组实现。ArrayList内部使用一个数组来存储元素，当元素数量超过数组容量时，会自动进行扩容。ArrayList支持随机访问，可以通过索引快速访问和修改元素。但是插入和删除操作需要移动其他元素，效率较低。由于数组的连续存储，ArrayList的内存占用较大。

## LinkedList ##

LinkedList是另一种常见的List实现类，它基于双向链表实现。LinkedList内部的每个节点包含了元素值、前驱节点和后继节点的引用。LinkedList的插入和删除操作效率较高，只需要修改节点的引用即可。但是随机访问效率较低，需要从头开始遍历链表到达目标位置。另外，LinkedList的内存占用较小。

## Vector ##

Vector是一个线程安全的List实现类，也是基于数组实现的。与ArrayList类似，Vector在底层使用数组存储元素，并且支持自动扩容。Vector的线程安全是通过对每个方法进行同步（synchronized）实现的，但这也导致了性能较低。由于ArrayList的出现，Vector在大多数情况下已经不推荐使用。

## 总结 ##

List是Java中常用的集合类型，它提供了有序存储元素的功能。在Java中，List接口有多种实现类，如ArrayList、LinkedList和Vector等。这些实现类在底层采用不同的数据结构来存储元素。ArrayList基于数组实现，支持快速随机访问，但插入和删除操作效率较低；LinkedList基于双向链表实现，插入和删除操作效率较高，但随机访问效率较低；Vector是线程安全的List实现类，但性能较低。根据具体的需求和性能要求，选择合适的List实现类。