点赞再看，Java进阶一大半

南哥在stackoverflow社区看到14年前的这么一个问题：Java 的 Vector.add() 和 Vector.addElement() 有什么区别，大家有答案吗？

它们实际上没有区别！！！1996年的JDK 1.0版本中，JDK就没有提供过系统的集合框架，当时老一辈程序员在集合处理上只能使用诸如Vector、Hashtable。

而随着1998 年 12 月 4 日的JDK 1.2版本发布，Java终于提供了系统的集合框架支持。上面我们提到的Vector则作为List接口的实现之一，add方法是List的顶层方法，而Vector自带的addElement方法仍然保留，主要是为了向后兼容性。。。

大家好，我是南哥。

一个Java学习与进阶的领路人，相信对你通关面试进入心心念念的公司有所帮助。

本文收录在我开源的《Java学习进阶指南》中，涵盖了在大厂工作的Javaer都不会不懂的核心知识、面试重点。相信能帮助到大家在Java成长路上不迷茫，南哥希望收到大家的 ⭐ Star ⭐支持我完善下去。GitHub地址：https://github.com/hdgaadd/JavaProGuide。

1. List集合

1.1 集合概述

面试官：List集合都知道哪些对象？

作为四大集合之一的List，在业务开发中我们比较常见的是以下 3 种：ArrayList、Vector、LinkedList，业务开发我们接触最多就是容器类库了，容器类库可以说是面向对象语言最重要的类库。大家看看在工作里你比较熟悉的是哪个？

这篇文章南哥打算专注于List集合，后面四大集合之Map、Queue、Set后续再来填坑，比心心♥。

1.2 ArrayList

面试官：ArrayList为什么线程不安全？

普通的数组类型，我们是这么创建的int[] arr = new int[66]。数组可以创建固定长度的容量，不会过度浪费资源，但有优点也有缺点。如果长度设置过小，你就会看到一个大大的ArrayIndexOutOfBoundsException。

Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: 6
	at org.codeman.Test.main(MsgExtractor.java:11)

也别把数组说得那么不堪，起码数组是线程安全的，ArrayList却是线程不安全的。另外ArrayList底层的存储容器实际上也是一个Object数组，大家看看以下源码。

    /**
     * The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
     * The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any
     * empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
     * will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
     */
    transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access

那ArrayList为什么线程不安全？原因就在下面源码这个size。

    /**
     * The size of the ArrayList (the number of elements it contains).
     *
     * @serial
     */
    private int size;

ArrayList底层是根据当前size的值来作为新添加元素的下标，南哥假设目前size为0，有线程A、线程B都想要添加一个元素。

线程A在下标0插入A元素，当添加成功后还没有对size进行++。此时CPU调度让线程B运行，线程B也在下标0插入B元素，覆盖了A元素。线程A、B执行到程序末尾对size进行++，此时就有问题了，大家发现了没？

size进行了两次加法变成了2，但却只有一个B元素添加到了下标0位置，后面再添加其他元素下标1也会是空的。

1.3 AarrayList面试小tip

另外ArrayList有些小知识点大家也需要记一记，面试官可能照着公司给的面试题稿子问你：

（1）ArrayList初始容量为10。

（2）ArrayList负载因子为1，也代表ArrayList底层数组满了才会扩容。而数组扩容长度为原始长度的1.5倍。

（3）ArrayList的扩容时间复杂度为O(n)。

1.4 Vector

面试官：知道线程安全的List集合吗？

Vector和ArrayList的源码说明很相似，都是告诉你它们相比数组来说是一个可调整大小的数组实现，大家看看以下源码注释。

// Resizable-array implementation of the <tt>List</tt> interface.
// List接口的可调整大小数组实现。

// The {@code Vector} class implements a growable array of objects.
// Vector类实现了一个可增长的对象数组。

那Vector和ArrayList有什么区别？南哥给大家贴下get和set方法的源码就一清二楚，Vector的元素操作都是线程安全性的，每个方法都有synchronized进行修饰，而ArrayLiset却是一个线程不安全的List集合。

    // Vector源码
    public synchronized E get(int index) {
        if (index >= elementCount)
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);

        return elementData(index);
    }

    public synchronized E set(int index, E element) {
        if (index >= elementCount)
            throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);

        E oldValue = elementData(index);
        elementData[index] = element;
        return oldValue;
    }

两者除了线程安全性的区别，在效率上，ArrayList相比Vector来说效率更高。Vector虽然线程安全了，但每个操作方法是同步的，也意味着增加了额外的开销。

一般我们在业务开发也很少使用到Vector，至少南哥还没有在开发中使用过Vector，小伙伴有写过的吗？如果是需要保证线程安全的场景，我一般是在集合的外部方法加上锁机制，或者使用线程安全的List集合，我更多使用的是CopyOnWriteArrayList而不是Vector。

1.5 Vector面试小tip

（1）Vector初始容量为10。

（2）Vector负载因子为1，也代表Vector底层数组满了才会扩容。而数组扩容长度为原始长度的2倍。

（3）Vector的扩容时间复杂度为O(n)。

1.6 LinkedList

面试官：双向链表你说说？

LinkedList是JDK提供的一个双向链表实现，我们来看看官方源码的介绍。

List和Deque接口的双向链表实现。实现所有可选的列表操作，并允许所有元素（包括null ）。
所有操作的执行方式都符合双向链表的预期。索引到列表中的操作将从列表的开头或结尾（以更接近指定索引为准）遍历列表

Doubly-linked list implementation of the {@code List} and {@code Deque} interfaces. Implements all optional list operations, and permits all elements (including {@code null}).

我们来看看LinkedList的数据结构，节点类型分为头节点和尾节点。

    transient Node<E> first;

    transient Node<E> last;

同时每个节点有指向上一个节点的指针和下一个节点的指针。

    private static class Node<E> {
        E item;
        Node<E> next;
        Node<E> prev;

        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    }

LinkedList比较重要的知识点是为什么它也是一个线程不安全的List集合实现？这一点和上文介绍的头节点first有关。

LinkedList对元素的操作并没有使用synchronized进行同步控制，如果现在有两个线程A、B同时要使用addFist添加第一个头节点。当A线程把A元素设置为头节点后，此时的头节点还没有和旧链表建立连接。而线程B执行时又把B元素设置为了头节点，注意！此时A元素被覆盖了。

以上两个线程的两个添加操作最终却只添加了一个元素。

    /**
     * Inserts the specified element at the beginning of this list.
     *
     * @param e the element to add
     */
    public void addFirst(E e) {
        linkFirst(e);
    }

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