在上一章《初探java集合框架图》中，我相信大部分朋友对java容器整体架构都有了初步的了解，那么本章主要是想详细的介绍以下List接口实现类之间的区别！
01、List简介
List 的数据结构就是一个序列，存储内容时直接在内存中开辟一块连续的空间，然后将空间地址与索引对应。
以下是List集合简易架构图
由图中的继承关系，可以知道，ArrayList、LinkedList、Vector、Stack都是List的四个实现类。
- AbstractCollection 是一个抽象类，它唯一实现Collection接口的类。AbstractCollection主要实现了toArray()、toArray(T[] a)、remove()等方法。
- AbstractList 也是一个抽象类，它继承于AbstractCollection。AbstractList实现List接口中除size()、get(int location)之外的函数，比如特定迭代器ListIterator。
- AbstractSequentialList 是一个抽象类，它继承于AbstractList。AbstractSequentialList 实现了“链表中，根据index索引值操作链表的全部函数”。
- ArrayList 是一个动态数组，它由数组实现。随机访问效率高，随机插入、随机删除效率低。
- LinkedList 是一个双向链表。它也可以被当作堆栈、队列或双端队列进行操作。LinkedList随机访问效率低，但随机插入、随机删除效率高。
- Vector 也是一个动态数组，和ArrayList一样，也是由数组实现。但是ArrayList是非线程安全的，而Vector是线程安全的。
- Stack 是栈，它继承于Vector。它的特性是：先进后出(FILO, First In Last Out)。
下面对各个实现类进行方法剖析！
02、ArrayList
ArrayList实现了List接口，也是顺序容器，即元素存放的数据与放进去的顺序相同，允许放入null元素，底层通过数组实现。 除该类未实现同步外，其余跟Vector大致相同。
在Java1.5之后，集合还提供了泛型，泛型只是编译器提供的语法糖，方便编程，对程序不会有实质的影响。因为所有的类都默认继承至Object，所以这里的数组是一个Object数组，以便能够容纳任何类型的对象。
常用方法介绍
2.1、get方法
get()方法同样很简单，先判断传入的下标是否越界，再获取指定元素。
public E get(int index) { rangeCheck(index); return elementData(index);}/** * 检查传入的index是否越界 */private void rangeCheck(int index) { if (index >= size) throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));}2.2、set方法
set()方法也非常简单，直接对数组的指定位置赋值即可。
public E set(int index, E element) { rangeCheck(index); E oldValue = elementData(index); elementData[index] = element; return oldValue;}2.3、add方法
ArrayList添加元素有两个方法，一个是add(E e)，另一个是add(int index, E e)。 这两个方法都是向容器中添加新元素，可能会出现容量（capacity）不足，因此在添加元素之前，都需要进行剩余空间检查，如果需要则自动扩容。扩容操作最终是通过grow()方法完成的。
grow方法实现
private void grow(int minCapacity) { // overflow-conscious code int oldCapacity = elementData.length; int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//原来的1.5倍 if (newCapacity - minCapacity < 0) newCapacity = minCapacity; if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // minCapacity is usually close to size, so this is a win: elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);}添加元素还有另外一个addAll()方法，addAll()方法能够一次添加多个元素，根据位置不同也有两个方法，一个是在末尾添加的addAll(Collection extends E> c)方法，一个是从指定位置开始插入的addAll(int index, Collection extends E> c)方法。
不同点：addAll()的时间复杂度不仅跟插入元素的多少有关，也跟插入的位置相关，时间复杂度是线性增长！
2.4、remove方法
remove()方法也有两个版本，一个是remove(int index)删除指定位置的元素；另一个是remove(Object o)，通过o.equals(elementData[index])来删除第一个满足的元素。
需要将删除点之后的元素向前移动一个位置。需要注意的是为了让GC起作用，必须显式的为最后一个位置赋null值。
- remove(int index)方法
public E remove(int index) { rangeCheck(index); modCount++; E oldValue = elementData(index); int numMoved = size - index - 1; if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); elementData[--size] = null; //赋null值，方便GC回收 return oldValue;} - remove(Object o)方法
public boolean remove(Object o) { if (o == null) { for (int index = 0; index < size; index++) if (elementData[index] == null) { fastRemove(index); return true; } } else { for (int index = 0; index < size; index++) if (o.equals(elementData[index])) { fastRemove(index); return true; } } return false;}03、LinkedList
在上篇文章中，我们知道LinkedList同时实现了List接口和Deque接口，也就是说它既可以看作一个顺序容器，又可以看作一个队列（Queue），同时又可以看作一个栈（Stack）。
LinkedList底层通过双向链表实现，通过first和last引用分别指向链表的第一个和最后一个元素，注意这里没有所谓的哑元（某个参数如果在子程序或函数中没有用到，那就被称为哑元），当链表为空的时候first和last都指向null。
public class LinkedList extends AbstractSequentialList implements List, Deque, Cloneable, java.io.Serializable{ /**容量*/ transient int size = 0; /**链表第一个元素*/ transient Node first; /**链表最后一个元素*/ transient Node last;......} /** * 内部类Node */private static class Node { E item;//元素 Node next;//后继 Node prev;//前驱 Node(Node prev, E element, Node next) { this.item = element; this.next = next; this.prev = prev; }} 常用方法介绍
3.1、get方法
get()方法同样很简单，先判断传入的下标是否越界，再获取指定元素。
public E get(int index) { checkElementIndex(index); return node(index).item;}/** * 检查传入的index是否越界 */private void checkElementIndex(int index) { if (!isElementIndex(index)) throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));} 3.2、set方法
set(int index, E element)方法将指定下标处的元素修改成指定值，也是先通过node(int index)找到对应下表元素的引用，然后修改Node中item的值。
public E set(int index, E element) { checkElementIndex(index); Node x = node(index); E oldVal = x.item; x.item = element; return oldVal;} 3.3、add方法
同样的，add()方法有两方法，一个是add(E e)，另一个是add(int index, E element)。
- add(E e)方法
该方法在LinkedList的末尾插入元素，因为有last指向链表末尾，在末尾插入元素的花费是常数时间，只需要简单修改几个相关引用即可。
public boolean add(E e) { linkLast(e); return true;}/** * 添加元素 */void linkLast(E e) { final Node l = last; final Node newNode = new Node<>(l, e, null); last = newNode; if (l == null)//原来链表为空，这是插入的第一个元素 first = newNode; else l.next = newNode; size++; modCount++;} - add(int index, E element)方法
该方法是在指定下表处插入元素，需要先通过线性查找找到具体位置，然后修改相关引用完成插入操作。
具体分成两步，1.先根据index找到要插入的位置；2.修改引用，完成插入操作。
public void add(int index, E element) { checkPositionIndex(index); if (index == size)//调用add方法，直接在末尾添加元素 linkLast(element); else//根据index找到要插入的位置 linkBefore(element, node(index));}/** * 插入位置 */void linkBefore(E e, Node succ) { // assert succ != null; final Node pred = succ.prev; final Node newNode = new Node<>(pred, e, succ); succ.prev = newNode; if (pred == null) first = newNode; else pred.next = newNode; size++; modCount++;} 同样的，添加元素还有另外一个addAll()方法，addAll()方法能够一次添加多个元素，根据位置不同也有两个方法，一个是在末尾添加的addAll(Collection extends E> c)方法，另一个是从指定位置开始插入的addAll(int index, Collection extends E> c)方法。
里面也for循环添加元素，addAll()的时间复杂度不仅跟插入元素的多少有关，也跟插入的位置相关，时间复杂度是线性增长！
3.4、remove方法
同样的，remove()方法也有两个方法，一个是删除指定下标处的元素remove(int index)，另一个是删除跟指定元素相等的第一个元素remove(Object o)。
两个删除操作都是，1.先找到要删除元素的引用；2.修改相关引用，完成删除操作。
- remove(int index)方法
通过下表，找到对应的节点，然后将其删除
public E remove(int index) { checkElementIndex(index); return unlink(node(index));}- remove(Object o)方法
通过equals判断找到对应的节点，然后将其删除
public boolean remove(Object o) { if (o == null) { for (Node x = first; x != null; x = x.next) { if (x.item == null) { unlink(x); return true; } } } else { for (Node x = first; x != null; x = x.next) { if (o.equals(x.item)) { unlink(x); return true; } } } return false;} 删除操作都是通过unlink(Node
/** * 删除一个Node节点方法 */E unlink(Node x) { // assert x != null; final E element = x.item; final Node next = x.next; final Node prev = x.prev;//删除的是第一个元素 if (prev == null) { first = next; } else { prev.next = next; x.prev = null; }//删除的是最后一个元素 if (next == null) { last = prev; } else { next.prev = prev; x.next = null; } x.item = null; size--; modCount++; return element;} 04、Vector
Vector类属于一个挽救的子类，早在jdk1.0的时候，就已经存在此类，但是到了jdk1.2之后重点强调了集合的概念，所以，先后定义了很多新的接口，比如ArrayList、LinkedList，但考虑到早期大部分已经习惯使用Vector类，所以，为了兼容性，java的设计者，就让Vector多实现了一个List接口，这才将其保留下来。
在使用方面，Vector的get、set、add、remove方法实现，与ArrayList基本相同，不同的是Vector在方法上加了线程同步锁synchronized，所以，执行效率方面，会比较慢！
4.1、get方法
public synchronized E get(int index) { if (index >= elementCount) throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index); return elementData(index);}4.2、set方法
public synchronized E set(int index, E element) { if (index >= elementCount) throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index); E oldValue = elementData(index); elementData[index] = element; return oldValue;}4.3、add方法
public synchronized boolean add(E e) { modCount++; ensureCapacityHelper(elementCount + 1); elementData[elementCount++] = e; return true;}4.4、remove方法
public synchronized boolean removeElement(Object obj) { modCount++; int i = indexOf(obj); if (i >= 0) { removeElementAt(i); return true; } return false;}05、Stack
在 Java 中 Stack 类表示后进先出（LIFO）的对象堆栈。栈是一种非常常见的数据结构，它采用典型的先进后出的操作方式完成的；在现实生活中，手枪弹夹的子弹就是一个典型的后进先出的结构。
在使用方面，主要方法有push 、peek 、pop 。
5.1、push方法
push方法表示，向栈中添加元素
public E push(E item) { addElement(item); return item;}5.2、peek方法
peek方法表示，查看栈顶部的对象，但不从栈中移除它
public synchronized E peek() { int len = size(); if (len == 0) throw new EmptyStackException(); return elementAt(len - 1);}5.3、pop方法
pop方法表示，移除元素，并将要移除的元素方法
public synchronized E pop() { E obj; int len = size(); obj = peek(); removeElementAt(len - 1); return obj;} 关于 Java 中 Stack 类，有很多的质疑声，栈更适合用队列结构来实现，这使得Stack在设计上不严谨，因此，官方推荐使用Deque下的类来是实现栈！
06、总结
- ArrayList(动态数组结构)，查询快（随意访问或顺序访问），增删慢，但在末尾插入，速度与LinkedList相差无几！
- LinkedList（双向链表结构），查询慢，增删快！
- Vector（动态数组结构），相比ArrayList都慢，被ArrayList替代，基本不在使用。优势是线程安全（函数都是synchronized），如果需要在多线程下使用，推荐使用并发容器中的工具类来操作，效率高！
- Stack（栈结构）继承于Vector，数据是先进后出，基本不在使用，如果要实现栈，推荐使用Deque下的ArrayDeque，效率比Stack高！
07、参考
1、JDK1.7&JDK1.8 源码
2、CarpenterLee - Java集合分析
3、博客园 - 朽木 - ArrayList、LinkedList、Vector、Stack的比较
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