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Java 集合框架中 `List` 接口及其子类的详细介绍,并用 UML 图表展示层次结构关系,用表格对比各个类的差异。

下面是 Java 集合框架中 List 接口及其子类的详细介绍,并用 UML 图表展示层次结构关系。最后,我会用表格对比各个类的差异。

Java 集合框架中 List 接口及其子类

UML 类图描述

以下是 List 接口及其子类的 UML 类图描述,不包含方法。

在这里插入图片描述

详细说明

List 接口
  • List: 有序集合,允许重复元素。提供了按位置访问元素的能力。
子类
  • ArrayList:

    • 基于数组实现的列表。
    • 提供快速的随机访问(O(1) 时间复杂度)。
    • 插入和删除操作(尤其是中间位置)相对较慢(O(n) 时间复杂度)。
  • LinkedList:

    • 基于双向链表实现的列表。
    • 提供快速的插入和删除操作(O(1) 时间复杂度)。
    • 随机访问较慢(O(n) 时间复杂度)。
  • Vector:

    • 类似于 ArrayList,但线程安全。
    • 提供快速的随机访问(O(1) 时间复杂度)。
    • 插入和删除操作(尤其是中间位置)相对较慢(O(n) 时间复杂度)。
  • Stack:

    • 继承自 Vector,用于实现栈结构。
    • 提供后进先出(LIFO)的访问方式。
    • 提供快速的随机访问(O(1) 时间复杂度)。
    • 插入和删除操作(尤其是中间位置)相对较慢(O(n) 时间复杂度)。

表格对比各个类差异

特性ArrayListLinkedListVectorStack
实现方式基于数组基于双向链表基于数组基于数组(继承自 Vector
线程安全性不安全不安全线程安全线程安全
随机访问性能快(O(1))慢(O(n))快(O(1))快(O(1))
插入/删除性能慢(尤其是中间位置,O(n))快(O(1))慢(尤其是中间位置,O(n))慢(尤其是中间位置,O(n))
内存使用固定大小数组,可能浪费空间动态分配节点,内存使用更灵活固定大小数组,可能浪费空间固定大小数组,可能浪费空间
适用场景需要快速随机访问的场景需要频繁插入和删除的场景需要线程安全的场景需要栈结构的场景

总结

通过上述 UML 图表和表格对比,你可以清晰地看到 List 接口及其子类之间的层次结构关系和各自的特性。选择合适的 List 实现类可以显著提高程序的性能和效率。

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