Java-数组与-List-浅析
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Java 数组与 List 浅析
Java 数组与 List 浅析
目录
1. 数组（Array）
1.1 定义
- 数组
是
固定长度
、
连续内存空间
存储
相同类型元素
的数据结构。
- 特点
：
- 长度不可变
：创建后无法动态扩容。
- 内存连续
：支持快速随机访问（时间复杂度
O(1)
）。 - 类型固定
：所有元素类型必须一致（支持基本类型和对象类型）。
1.2 代码示例
int[] intArray = new int; // 声明并初始化一个长度为5的int数组
String[] strArray = {"A", "B", "C"}; // 直接初始化字符串数组
2. 数组 vs List 的区别
| 特性 | 数组 | List（列表） |
|---|
| 长度可变性 | 固定长度 | 动态扩容 |
| 内存连续性 | 连续内存 | 逻辑连续，物理不一定连续 |
| 元素类型 | 支持基本类型和对象类型 | 仅支持对象类型（需装箱拆箱） |
| 功能方法 | 无内置方法（需手动实现） | 提供增删改查等丰富方法 |
| 线程安全 | 无 | 部分实现类支持（如 Vector） |
3. List 接口
3.1 定义
- List
是 Java 集合框架中的接口，代表
有序、可重复
的元素集合。
- 核心功能
：
- 按索引访问元素（
get(int index)
）。 - 动态增删元素（
add()
,
remove()
）。 - 迭代遍历（
iterator()
）。
3.2 常见实现类
| 实现类 | 特点 |
|---|
| ArrayList | 基于动态数组实现，随机访问快，增删中间元素慢。 |
| LinkedList | 基于双向链表实现，增删元素快（尤其是头尾），随机访问慢。 |
| Vector | 线程安全的动态数组（已过时，建议用 CopyOnWriteArrayList 替代）。 |
| CopyOnWriteArrayList | 线程安全，写操作时复制整个数组，读操作无锁。适合读多写少场景。 |
4. ArrayList vs LinkedList
4.1 核心区别
| 特性 | ArrayList | LinkedList |
|---|
| 底层数据结构 | 动态数组 | 双向链表 |
| 随机访问效率 | O(1) | O(n) |
| 头部插入/删除效率 | O(n) （需移动元素） | O(1) |
| 内存占用 | 较低（仅存储数据） | 较高（每个节点存储两个指针） |
| 适用场景 | 高频随机访问，少增删 | 高频增删，尤其是头尾操作 |
4.2 代码示例
// ArrayList 随机访问
List<Integer> arrayList = new ArrayList<>();
arrayList.add(1);
int value = arrayList.get(0); // O(1)
// LinkedList 头部插入
List<Integer> linkedList = new LinkedList<>();
linkedList.add(0, 100); // O(1)
5. 其他 List 实现类
5.1 Vector（已过时）
- 特点
：线程安全的动态数组，方法通过
synchronized
实现同步。 - 问题
：性能差，已被
CopyOnWriteArrayList
替代。
5.2 CopyOnWriteArrayList
- 特点
：写操作时复制新数组，保证线程安全且读操作无锁。
- 适用场景
：读多写少（如事件监听器列表）。
5.3 Stack（继承自 Vector）
- 特点
：后进先出（LIFO）的栈结构。
- 问题
：已不推荐使用，建议用
Deque
接口实现栈。
5.4 AbstractList 的定制实现
- 可通过继承
AbstractList
实现自定义的 List 结构（如固定长度列表）。
6. 总结
6.1 数组 vs List
- 数组
：简单、高效，适合固定长度和基本类型操作。
- List
：功能丰富，适合动态数据管理和复杂操作。
6.2 List 实现类选择
- ArrayList
：优先选择，适合大部分场景。
- LinkedList
：仅当需要高频头尾增删时使用。
- CopyOnWriteArrayList
：线程安全且读多写少时使用。
- Vector/Stack
：已过时，避免使用。
7. 附录代码
7.1 动态数组扩容（模拟 ArrayList）
public class CustomArrayList<T> {
private Object[] data;
private int size;
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
public CustomArrayList() {
data = new Object[DEFAULT_CAPACITY];
size = 0;
}
public void add(T element) {
if (size == data.length) {
// 扩容为原来的1.5倍
int newCapacity = data.length + (data.length >> 1);
data = Arrays.copyOf(data, newCapacity);
}
data[size++] = element;
}
}
7.2 双向链表节点（模拟 LinkedList）
public class Node<T> {
T item;
Node<T> prev;
Node<T> next;
public Node(T item) {
this.item = item;
}
}
