对比Vector、ArrayList、LinkedList有何区别？
我们在日常的工作中，能够高效地管理和操作数据是非常重要的。由于每个编程语言支持的数据结构不尽相同，比如我最早学习的 C 语言，需要自己实现很多基础数据结构，管理和 操作会比较麻烦。相比之下， Java 则要方便的多，针对通用场景的需求， Java 提供了强大的集合框架，大大提高了开发者的生产力。
基础解释
这三者都是实现集合框架中的 List ，也就是所谓的有序集合，因此具体功能也比较近似，比如都提供按照位置进行定位、添加或者删除的操作，都提供迭代器以遍历其内容等。但因 为具体的设计区别，在行为、性能、线程安全等方面，表现又有很大不同。
ArrayList是应用更加广泛的 动态数组 实现，它本身不是线程安全的，所以性能要好很多。与Vector近似，ArrayList也是可以根据需要调整容量，不过两者的调整逻辑有所区 别， Vector 在扩容时会提高 1 倍，而 ArrayList 则是增加 50% 。
LinkedList顾名思义是Java提供的 双向链表 ，所以它不需要像上面两种那样调整容量，它也不是线程安全的。
分析
Vector和ArrayList作为动态数组，其内部元素以数组形式顺序存储的，所以非常适合随机访问的场合。除了尾部插入和删除元素，往往性能会相对较差，比如我们在中间位置插入一个元素，需要移动后续所有元素。
而LinkedList进行节点插入、删除却要高效得多，但是随机访问性能则要比动态数组慢。
所以，在应用开发中，如果事先可以估计到，应用操作是偏向于插入、删除，还是随机访问较多，就可以针对性的进行选择。这也是面试最常见的一个考察角度，给定一个场景，选 择适合的数据结构，所以对于这种典型选择一定要掌握清楚。
知识扩展
我们先一起来理解集合框架的整体设计，为了有个直观的印象，我画了一个简要的类图。注意，为了避免混淆，我这里没有把 java.util.concurrent 下面的线程安全容器添加进来； 也没有列出 Map 容器，虽然通常概念上我们也会把 Map 作为集合框架的一部分，但是它本身并不是真正的集合（ Collection ）。
我们可以看到 Java 的集合框架， Collection 接口是所有集合的根，然后扩展开提供了三大类集合，分别是：
List，也就是我们前面介绍最多的有序集合，它提供了方便的访问、插入、删除等操作。
Set，Set是不允许重复元素的，这是和List最明显的区别，也就是不存在两个对象equals返回true。我们在日常开发中有很多需要保证元素唯一性的场合。
Queue/Deque，则是Java提供的标准队列结构的实现，除了集合的基本功能，它还支持类似先入先出（FIFO， First-in-First-Out）或者后入先出（LIFO，Last-In-FirstOut ）等特定行为。这里不包括 BlockingQueue ，因为通常是并发编程场合，所以被放置在并发包里。
TreeSet代码里实际默认是利用TreeMap实现的，Java类库创建了一个Dummy对象“PRESENT”作为value，然后所有插入的元素其实是以 键的形式放入了 TreeMap 里面；同理， HashSet 其实也是以 HashMap 为基础实现的，原来他们只是 Map 类的马甲！
就像前面提到过的，我们需要对各种具体集合实现，至少了解基本特征和典型使用场景，以 Set 的几个实现为例：
TreeSet支持自然顺序访问，但是添加、删除、包含等操作要相对低效（log(n)时间）。
HashSet则是利用哈希算法，理想情况下，如果哈希散列正常，可以提供常数时间的添加、删除、包含等操作，但是它不保证有序。
LinkedHashSet，内部构建了一个记录插入顺序的双向链表，因此提供了按照插入顺序遍历的能力，与此同时，也保证了常数时间的添加、删除、包含等操作，这些操作性能略 低于 HashSet ，因为需要维护链表的开销。
在遍历元素时，HashSet性能受自身容量影响，所以初始化时，除非有必要，不然不要将其背后的HashMap容量设置过大。而对于LinkedHashSet，由于其内部链表提供的方 便，遍历性能只和元素多少有关系。
我今天介绍的这些集合类，都不是线程安全的，对于 java.util.concurrent 里面的线程安全容器，我在专栏后面会去介绍。但是，并不代表这些集合完全不能支持并发编程的场景， 在 Collections 工具类中，提供了一系列的 synchronized 方法，比如
1 | static <T> Lis<T> synchronizedLis(List<T> list) |
我们完全可以利用类似方法来实现基本的线程安全集合：
1 | List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList()); |
它的实现，基本就是将每个基本方法，比如 get 、 set 、 add 之类，都通过 synchronizd 添加基本的同步支持，非常简单粗暴，但也非常实用。注意这些方法创建的线程安全集合，都 符合迭代时 fail-fast 行为，当发生意外的并发修改时，尽早抛出 ConcurrentModifcationException 异常，以避免不可预计的行为。
另外一个经常会被考察到的问题，就是理解 Java 提供的默认排序算法，具体是什么排序方式以及设计思路等。
这个问题本身就是有点陷阱的意味，因为需要区分是 Arrays.sort() 还是 Collections.sort() （底层是调用 Arrays.sort() ）；什么数据类型；多大的数据集（太小的数据集，复杂排 序是没必要的， Java 会直接进行二分插入排序）等。
对于原始数据类型，目前使用的是所谓双轴快速排序（Dual-Pivot QuickSort），是一种改进的快速排序算法，早期版本是相对传统的快速排序，你可以阅读 源码 。
而对于对象数据类型，目前则是使用TimSort，思想上也是一种归并和二分插入排序（binarySort）结合的优化排序算法。TimSort并不是Java的独创，简单说它的思路是查找数据集中已经排好序的分区（这里叫 run ），然后合并这些分区来达到排序的目的。
另外， Java 8 引入了并行排序算法（直接使用 parallelSort 方法），这是为了充分利用现代多核处理器的计算能力，底层实现基于 fork-join 框架（专栏后面会对 fork-join 进行相对详 细的介绍），当处理的数据集比较小的时候，差距不明显，甚至还表现差一点；但是，当数据集增长到数万或百万以上时，提高就非常大了，具体还是取决于处理器和系统环境。
排序算法仍然在不断改进，最近双轴快速排序实现的作者提交了一个更进一步的改进，历时多年的研究，目前正在审核和验证阶段。根据作者的性能测试对比，相比于基于归并排序 的实现，新改进可以提高随机数据排序速度提高 10% ～ 20% ，甚至在其他特征的数据集上也有几倍的提高，有兴趣的话你可以参考具体代码和介绍 。
阅读Java源代码，你会发现，这些API的设计和实现比较独特，它们并不是实现在抽象类里面，而是以 默认方法 的形式实现在Collection这样的接口里！这是Java 8在语言层面的新 特性，允许接口实现默认方法，理论上来说，我们原来实现在类似 Collections 这种工具类中的方法，大多可以转换到相应的接口上。针对这一点，我在面向对象主题，会专门梳 理 Java 语言面向对象基本机制的演进。
在 Java 9 中， Java 标准类库提供了一系列的静态工厂方法，比如， List.of() 、 Set.of() ，大大简化了构建小的容器实例的代码量。根据业界实践经验，我们发现相当一部分集合实例 都是容量非常有限的，而且在生命周期中并不会进行修改。但是，在原有的 Java 类库中，我们可能不得不写成：
1 | ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<>(); |
而利用新的容器静态工厂方法，一句代码就够了，并且保证了不可变性。
1 | List<String> simpleList = List.of("a","b"); |
更进一步，通过各种of静态工厂方法创建的实例，还应用了一些我们所谓的最佳实践，比如，它是不可变的，符合我们对线程安全的需求；它因为不需要考虑扩容，所以空间上更加紧凑等。
如果我们去看 of 方法的源码，你还会发现一个特别有意思的地方：我们知道 Java 已经支持所谓的可变参数（ varargs ），但是官方类库还是提供了一系列特定参数长度的方法，看起 来似乎非常不优雅，为什么呢？这其实是为了最优的性能， JVM 在处理变长参数的时候会有明显的额外开销，如果你需要实现性能敏感的 API ，也可以进行参考。
补充
Vector、ArrayList、LinkedList均为线型的数据结构， 但是从实现方式与应用场景中又存在差别。
底层实现方式
ArrayList内部用数组来实现；LinkedList内部采用双向链表实现；Vector内部用数组实现。
读写机制
ArrayList在执行插入元素是超过当前数组预定义的最大值时， 数组需要扩容，扩容过程需要调用底层System.arraycopy()方法进行大量的数组复制操作；
在删除元素时并不会减少数组的容量 （如果需要缩小数组容量，可以调用trimToSize()方法）；在查找元素时要遍历数组，对于非null的元素采取equals的方式寻找。
LinkedList在插入元素时， 须创建一个新的Entry对象，并更新相应元素的前后元素的引用；
在查找元素时，需遍历链表；在删除元素时，要遍历链表，找到要删除的元素，然后从链表上将此元 素删除即可。
Vector与ArrayList仅在插入元素时容量扩充机制不一致。
对于Vector，默认创建一个大小为10的Object数组，并将capacityIncrement设置为0；
当插入元素数组大小不够时，如 果capacityIncrement大于0，则将Object数组的大小扩大为现有size+capacityIncrement；
如果capacityIncrement<=0,则将Object数组的大小扩大为现有大小的2倍。
读写效率
ArrayList对元素的增加和删除都会引起数组的内存分配空间动态发生变化。 因此，对其进行插入和删除速度较慢，但检索速度很快。 LinkedList由于基于链表方式存放数据， 增加和删除元素的速度较快，但是检索速度较慢。
线程安全性
ArrayList、LinkedList为非线程安全；Vector是基于synchronized实现的线程安全的ArrayList。
需要注意的是：单线程应尽量使用ArrayList， Vector因为同步会有性能损耗；即使在多线程环境下， 我们可以利用Collections这个类中为我们提供的synchronizedList(List list)方法返回一个 线程安全的同步列表对象。
