四点:
1. 同步(线程安全与否)
2. 数据增长
3. 查找、插入、删除对象的效率
4. 时空
具体如下:
1. 同步(线程安全与否)
ArrayList, LinkedList是不同步的,而Vestor是同步的(多线程);当然,也可以通过一些办法包装ArrayList,LinkedList,使他们也达到同步,但效率可能会有所降低。
实现:Synchronized 关键字 修饰大多数关键方法,没有使用volatile关键字
2. 数据增长:
ArrayList和Vector都是使用Objec的数组形式来存储的;
transient Object[] elementData; // ArryList
protected Object[] elementData; // Vector
动态扩容:如果元素的数目超出了内部数组目前的长度它们都需要扩展内部数组的长度;Vector缺省情况下自动增长原来一倍的数组长度,ArrayList是原来的50%, 所以最后你获得的这个集合所占的空间总是比你实际需要的要大。
ArrayList的动态扩容在添加元素时:
public boolean add(E e) { //确保内部容量(通过判断,如果够则不进行操作;容量不够就扩容来确保内部容量) ensureCapacityInternal(size + 1); // ①Increments modCount!! elementData[size++] = e; //② return true; } public void ensureCapacity(int minCapacity) { int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) // any size if not default element table ? 0 // larger than default for default empty table. It's already // supposed to be at default size. : DEFAULT_CAPACITY; //private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; if (minCapacity > minExpand) { ensureExplicitCapacity(minCapacity); } } private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); // 如果实际存储数组 是空数组,则最小需要容量就是默认容量 } ensureExplicitCapacity(minCapacity); } private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; // overflow-conscious code if (minCapacity - elementData.length > 0) //如果数组(elementData)的长度小于最小需要的容量(minCapacity)就扩容 grow(minCapacity); } //扩容算法 private void grow(int minCapacity) { // overflow-conscious code int oldCapacity = elementData.length; int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 带符号右移动一位,所以,为1.5倍 if (newCapacity - minCapacity < 0) newCapacity = minCapacity; //扩容1.5倍还不够,直接等于它 if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) //如果大于最大的空间 [0x7ffffff7] newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // minCapacity is usually close to size, so this is a win: elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); } private static int hugeCapacity(int minCapacity) { if (minCapacity < 0) // overflow throw new OutOfMemoryError(); return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? //MAX_ARRAY_SIZE==[0x7ffffff7] Integer.MAX_VALUE : //Integer.MAX_VALUE=[0x7fffffff] MAX_ARRAY_SIZE; } private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8; //减去8是因为OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit( Some VMs reserve some header words in an array.)
Vector的动态扩容:
public synchronized boolean add(E e) { modCount++; ensureCapacityHelper(elementCount + 1); elementData[elementCount++] = e; return true; } public synchronized void ensureCapacity(int minCapacity) { if (minCapacity > 0) { modCount++; ensureCapacityHelper(minCapacity); } } /** * This implements the unsynchronized semantics of ensureCapacity. * Synchronized methods in this class can internally call this * method for ensuring capacity without incurring the cost of an * extra synchronization. * * @see #ensureCapacity(int) */ private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) { // overflow-conscious code if (minCapacity - elementData.length > 0) grow(minCapacity); } /** * The maximum size of array to allocate. * Some VMs reserve some header words in an array. * Attempts to allocate larger arrays may result in * OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit */ private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8; private void grow(int minCapacity) { // overflow-conscious code int oldCapacity = elementData.length; int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ? capacityIncrement : oldCapacity); if (newCapacity - minCapacity < 0) newCapacity = minCapacity; if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); } private static int hugeCapacity(int minCapacity) { if (minCapacity < 0) // overflow throw new OutOfMemoryError(); return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE; }
每次扩容都是通过Arrays.copyOf(elementData, newCapacity) 这样的方式实现的。
3. 查找、插入、删除:
ArrayList和Vector中,从指定的位置(用index)查找一个对象,或在集合的末尾插入、删除一个对象的时间是一样的,可表示为O(1)。但是,如果在集合的其他位置增加或移除元素那么花费的时间会呈线形增长:O(n-i),其中n代表集合中元素的个数,i代表元素增加或移除元素的索引位置。
LinkedList中,在插入、删除集合中任何位置的元素所花费的时间都是一样的—O(1),但它在查找一个元素的时候比较慢,为O(i),其中i是索引的位置。
4. 时空
a. 时间复杂度:
ArrayList的内部实现是基于基础的对象数组的,因此,它使用get方法访问列表中的任意一个元素时 (random access),它的速度要比LinkedList快。
LinkedList中的get方法是按照顺序从列表的一端开始检查,直到另外一端。对 LinkedList而言,访问列表中的某个指定元素没有更快的方法了。
b. 空间复杂度:
在LinkedList中有一个私有的内部类,定义如下:
private static class Entry { Object element; Entry next; Entry previous; }
每个Entry对象 reference列表中的一个元素,同时还有在LinkedList中它的上一个元素和下一个元素。一个有1000个元素的LinkedList对象将 有1000个链接在一起的Entry对象,每个对象都对应于列表中的一个元素。这样的话,在一个LinkedList结构中将有一个很大的空间开销,因为 它要存储这1000个Entity对象的相关信息。
ArrayList使用一个内置的数组来存储元素,这个数组的起始容量是10.当数组需要增长时,新的容量按 如下公式获得:新容量=(旧容量*3)/2+1,也就是说每一次容量大概会增长50%。这就意味着,如果你有一个包含大量元素的ArrayList对象, 那么最终将有很大的空间会被浪费掉,这个浪费是由ArrayList的工作方式本身造成的。如果没有足够的空间来存放新的元素,数组将不得不被重新进行分 配以便能够增加新的元素。对数组进行重新分配,将会导致性能急剧下降。如果我们知道一个ArrayList将会有多少个元素,我们可以通过构造方法来指定容量。我们还可以通过trimToSize方法在ArrayList分配完毕之后去掉浪费掉的空间。
参考博客:
1. https://blog.csdn.net/wangzff/article/details/7296648
2. https://www.cnblogs.com/kuoAT/p/6771653.html