List | 常见的List实现类（ArrayList、LinkedList、Vector）以及ArrayList源码解读
目录
List
ArrayList
LinkedList
Vector
ArrayList源码解读
ArrayList的初始容量
ArrayList的扩容机制
相关问题
ArrayList与LinkedList添加元素速度对比
List
在集合框架中，List是一个接口，它继承了Collection接口，Colletion接口继承了Iterable接口。Collection接口规范了后续容器中的一些常用方法，例如size()、add()、contains()等等，Iterable接口表示实现该接口的类是可以逐个元素进行遍历的。站在数据结构的角度看，List是一个线性表，即n个具有相同类型元素的有限序列，在该序列上可以执行增删查改等操作。List是一个接口，我们不能直接使用List来实例化，必须使用其实现类来实例化，例如List<String> list = new ArrayList<>()。
其中ArrayList、LinkedList、Vector都是其常见的实现类，本篇博客针对上述三个实现类进行介绍，并对比ArrayList和LinkedList的区别。
ArrayList
ArrayList的底层是基于数组实现的，该类继承了AbstractList类，实现了List、RandomAccess、Cloneable、Serializable接口。
其实现了RandomAccess接口，说明其支持随机访问；实现了Cloneable接口，说明ArrayList是支持克隆的；实现了Serializable接口，说明其是可以被序列化的。
ArrayList是线程不安全的，其内部是通过数组实现的，数组的缺点是每个元素之间不能有间隔，当数组大小不满足需求时，就需要对数组进行扩容，而扩容操作需要新建一个数组，然后将当前数组中的元素复制到新数组中。如果在ArrayList中间位置进行插入或者删除元素时，需要对数组进行复制、移动，效率比较低，因此ArrayList适合随机查找元素的场景，不适用于插入和删除频繁的场景。
LinkedList
LinkedList的底层是基于双向链表实现的，该类继承了AbstractSequentialList类，实现了List、Deque、Cloneable、Serializable接口。
LinkedList是线程不安全的，其底层是基于双向链表实现的，适合数据插入和删除操作频繁的场景，插入和删除数据的操作很快，但其随机访问和遍历的速度较慢，它还提供了List接口没有定义的方法用于操作表头和表尾的元素。
Vector
Vector与ArrayList一样，也是通过数组实现的，Vector的用法也与ArrayList是一样的。但Vector是线程同步的，也就是线程安全的，这样在单线程情况下效率比较低，但在多线程环境下使用Vector可以解决线程安全问题。其扩容大小也与ArrayList不一样，其默认是扩容一倍，即初始容量是10，当出发扩容机制后，扩容后的容量为20。
之所以说它是线程安全的，因为其读写这些操作都是同步的，即加了synchronized关键字。
ArrayList源码解读
ArrayList的初始容量
在Java中，ArrayList的初始容量严格来说就是10，但是在JDK1.8版本及之后，如果我们在实例化ArrayList类时不对其指定初始容量大小，那么它的数组最开始是一个空数组，当我们对其放入第一个元素时，就会触发其懒加载机制，使数组的初始容量变为10，这种机制可以优化性能和内存。其空数组是使用static和final修饰的，是所有实例所共享的，这种做法可以有效的减少内存消耗，只有在需要时才对数组分配内存。例如我们实例化了1000个ArrayList对象但只使用了其中10个，如果我们不对其使用这种懒加载机制，就会创建1000个大小为10的数组，会浪费很多内存空间，而使用了这种懒加载机制，就会有效的节省内存消耗提高性能。源码如下所示：
通过下列源码可以看出，如果对其指定了初始容量，这个初始容量如果大于0，就按指定的容量创建底层的数组，如果等于0就使用空数组，小于0抛出异常；不对其指定初始容量，那这个数组一开始就也是空数组。
通过下列源码可以看出，当往ArrayList放入元素时，会先检查其数组的容量，例如我们第一次往ArrayList中添加元素，此时size是0，那么传入到ensureCapacityInternal的minCapacity就是1，此时根据判断条件，就会给数组初始化容量为10。
ArrayList的扩容机制
ArrayList的扩容机制主要可以分为以下几个步骤：
· 初始容量和扩容因子：初始容量即上一节所描述的部分，其扩容因子是用来计算新容量的一个乘数，默认为1.5。如下图源码所示：
· 扩容触发条件：当向ArrayList中添加一个新元素，并且添加该元素后的数量超过当前数组的容量时，就会触发扩容操作。如下图源码所示，此处的minCapacity即插入新元素前的数组元素个数+1：
· 扩容策略：扩容时首先根据当前容量和扩容因子计算出一个新的容量。比如初始容量是10，当触发扩容条件后，根据当前的容量和扩容因子，那么扩容后的容量即10 × 1.5，即15。如果所需的容量大于Integer.MAX_VALUE - 8，则会默认使用Integer.MAX_VALUE作为数组的大小。这里-8是因为在内存中除了存储数据元素外，还需要存储元数据信息（对象头、数组长度）。
· 扩容过程：①创建一个新的数组，其长度未新计算的容量；②将原数组中的所有元素复制到新数组中；③将ArrayList的内部引用从原数组更改为新数组；④将新元素插入到新数组的末尾。
相关问题
ArrayList与LinkedList添加元素速度对比
这里可以分为在首部添加、尾部添加、中间添加三种情况：
· 首部添加：在首部添加元素时，ArrayList需要将原数组的所有元素后移一个位置，还可能牵扯到扩容操作，因此效率相较于LinkedList效率较低；LinkedList在首部添加元素只需要创建一个新的结点，再改变指针指向即可，时间复杂度为O(1)，效率较高。
· 尾部添加：尾部添加又可以分为两种情况，一种是要插入的元素数据量较大时，一种是数据量较小时。当数据量较小时，ArrayList会涉及到频繁的扩容操作，可能添加元素的速度稍微慢一点，而LinkedList只需要创建一个并调整指针指向；当数据量较大时，ArrayList的扩容次数可以减少很多，此时在尾部添加元素时效率可能高于LinkedList，因为LinkedList每次add操作都需要创建一个结点，这可能会增加时间消耗。
· 中间添加：对于ArrayList来说，在中间插入元素，需要将该位置以及之后的元素都后移一位腾出空间然后插入，其时间复杂度为O(n)，其中n为数组长度。但插入位置越靠后，需要复制移动的元素越少，效率越高。对于LinkedList来说，在中间插入元素需要遍历链表找到插入位置，需要从链表两端向中间搜索寻找要插入的位置，index越靠中间，需要遍历的次数就越多，效率也相对较低。但当数据量较小时，LinkedList的性能可能会超过ArrayList，因为ArrayList在数据量小时会涉及到频繁的扩容操作。