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本篇学习目标：

• ⭐️ 熟悉List接口的常用方法；
• ⭐️ 掌握ArrayList与Vector的扩容原理与区别；
• ⭐️ 了解LinkedList的底层原理；
• ⭐️ 掌握ArrayList与LinkedList的区别；
• ⭐️ 掌握 debug 的方式查看源码。

本文来自专栏：JavaSE系列专题知识及项目 欢迎点击支持订阅专栏 ❤️

写在前面

本篇内容为单列集合中的 ArrayList、LinkedList 与 Vector。 在下一篇中将讲述 HashSet 与 TreeSet，敬请期待。实验环境为 jdk-1.8。

1 List接口

1.1 List接口的基本介绍

 List 接口是 Collection 接口的子接口：

1. List 集合类中的元素有序，且可重复。 有序指的是： 添加顺序与取出顺序一致；
2. List 集合中每个元素都有对应的顺序索引，即 支持索引。

1.2 List接口常用方法

1.3 List的遍历方式

 List主要有以下三种遍历方式，这里给大家简单示范一下(未使用泛型)：

List myList = new ArrayList();
myList.add("Nezuko627");
myList.add("Whisper.❤");
myList.add("是你的大头吖");
myList.add("小丫么小牛马");
myList.add("小鹏Linux");

方式1️⃣ ：使用迭代器 iterator：

Iterator iter = myList.iterator();
while (iter.hasNext()){
    Object obj = iter.next();
    System.out.println(obj);
}

方式2️⃣： 使用增强 for:

for (Object obj: myList) {
    System.out.println(obj);
}

方式3️⃣： 使用 for:

for (int i = 0; i < myList.size(); i++) {
    System.out.println(myList.get(i));
}

🍎 结果:

Nezuko627
Whisper.❤
是你的大头吖
小丫么小牛马
小鹏Linux

2 ArrayList

2.1 ArrayList说明

1️⃣ ArrayList 可以加入 null：

2️⃣ 底层是由数组实现存储的，具体看后面的源码解读；
3️⃣ ArrayList 基本等同 Vector，但是 ArrayList 是 线程不安全的。

2.2 ArrayList扩容机制与源码解读

🐅1. ArrayList 中维护了一个 Object 类型的数组 elementData;

维护的数组用 transient 修饰，是瞬间短暂的，表示该属性不会被序列化。

🐅2. 当创建 ArrayList 对象时，如果使用的是无参构造器，则初始 elementData 容量为 0。当第一次添加的时候，扩容 elementData 容量为10，如果需要再次扩容，则扩容 1.5倍；

🐰 源码解读：
示例代码如下，我们对该段代码进行 debug ，断点已经给出：

 当程序执行到无参构造器创建 ArrayList 时调用了如下的源码，即创建了一个空的 elementData 数组。

 当程序进入第一个 for 循环的时候，先对 i 进行了自动装箱， 相关源码如下：

 然后进入到了 add 方法，在该方法中 首先调用 ensureCapacityInternal 方法，确定容量是否够用，如果不够则进行扩容，够用则执行向 elementData 数组中添加元素的操作：

 那么，初始的容量10是如何计算的呢？ 我们追进 ensureCapacityInternal 方法来看下相关源码，发现在该方法中 首先计算出 minCapacity，第一次扩容为10。modCount 则记录集合被修改的次数。当 elementData 的大小不够就调用 grow 去扩容：

 来具体看下 grow方法，在该方法中进行了容量的判别，第一次 newCapacity = 10，第二次及以后，按照1.5倍扩容。 扩容使用的是 Arrays.copyof()方法，保留了原来的数据：

 此时 elementData数组均为 null：

  i = 1 放入 elementData索引为 0 的位置，往后的循环重复此操作(i = 2 放入索引为 1 的位置以此类推)。当进入第二个 for 循环时，执行扩容操作，新的容量为原来的 1.5倍。初始容量变为15，其数据初始为1~10与5个null。 后面就是上面过程的重复，不再赘述，读者们可以尝试自行 debug。

🐅3. 如果使用的是指定大小的构造器，则初始容量为指定大小，当需要再次扩容时，扩容 1.5倍。

🐰 源码解读：
与第二点的源码区别在于，这里使用了 有参构造器创建了一个指定大小的 elementData 数组，其余的与上述分析过的源码保持一致。 只不过是当初始容量不足以存储数据时，进行扩容操作。

3 Vector

3.1 Vector说明

🆔 基本介绍：

🚗 1. Vector 定义说明：

🚗 2. Vector 底层也是一个对象数组，protect Object[] elementData；
🚗 3. Vector 是 线程同步的，即线程安全，其方法带有 synchronized，在实际开发中，需要线程同步安全时，考虑使用 Vector:

3.2 Vector扩容机制与源码解读

🐑1. Vector中维护了一个 Object 类型的数组 elementData;

🐑2. 当创建 Vector对象时，如果使用的是无参构造器，则初始 elementData 容量为 10。如果需要再次扩容，则扩容 2倍；

🐑3. 如果使用的是指定大小的构造器，则初始容量为指定大小，当需要再次扩容时，扩容 2 倍。

🐰 源码解读：
 以无参构造为例，断点如下图，进行 debug:

 当程序执行到无参构造器创建 Vector时调用了如下的源码，此时默认赋值10，即初始容量为10：

  进入for循环，以第一次为例，此时 i = 0，同样进行了一个自动装箱的操作：

 然后进入到了 add 方法，与 ArrayList 类似，在该方法中 首先调用 ensureCapacityHelper 方法，确定容量是否够用，如果不够则进行扩容，够用则执行向 elementData 数组中添加元素的操作：

  ensureCapacityHelper 方法中还是进行了判断，容量不够时调用 grow方法扩容：

  值得注意的是在grow方法中(在debug中需要添加元素超过容量10时才会进入该方法)，当需要扩容时，则扩容至原容量的2倍：

3.3 小结——ArrayList与Vector横向对比

4 LinkedList

4.1 LinkedList说明

🆔 基本介绍：

🐍 1. LinkedList 实现了 双向链表和双端队列；
🐍 2. 可以 添加任意元素 ，元素可以重复，包括 null；
🐍 3. 线程不安全，没有实现同步。

4.2 LinkedList底层操作机制

1. LinkedList底层维护了一个双向链表；
2. LinkedList中维护了两个属性 first 与 last，分别指向 首节点和尾节点；
3. 每个节点都是一个 Node对象，以内部类的形式，其内维护了 prev、next、item三个属性。prev指向前一个节点，next指向后一个节点，从而实现双向链表；
4. 由于LinkedList不是通过数组实现的，进行 添加和删除操作时效率较高。 因为不需要数组的扩容，删除和添加。只需要更改 next、prev的指向关系即可。

🐘 示意图：

4.3 LinkedList源码解读

🐜 以添加元素为例：

🐰 源码解读：
  对下面的代码进行 debug：

  首先 调用了无参构造器，但是没有任何作用。此时 linkedList 相关参数值如图：


 当进行 add 方法的时候，一如既往的先进行自动装箱：

  然后进入 add 方法中的 linkLast方法 ，在该方法中，创建了一个新的节点用于存储 add 的参数，并且 prev 与 next均为 null，此时 first 与 last 都指向该节点： 简单的说，就是将一个新的节点添加到当前的表尾。

  如果此时再往后一步，比如 add(2); 则会继续执行上图的代码，此时，last 将指向新节点，而新节点的 prev 指向原表尾的最后一个节点，该节点再指向新节点：

4.4 小结——ArrayList与LinkedList横向对比

写在最后

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