Java 集合框架中 `List` 接口及其子类的详细介绍,并用 UML 图表展示层次结构关系,用表格对比各个类的差异。

下面是 Java 集合框架中 List 接口及其子类的详细介绍,并用 UML 图表展示层次结构关系。最后,我会用表格对比各个类的差异。

Java 集合框架中 List 接口及其子类

UML 类图描述

以下是 List 接口及其子类的 UML 类图描述,不包含方法。

详细说明

List 接口
  • List: 有序集合,允许重复元素。提供了按位置访问元素的能力。
子类
  • ArrayList:

    • 基于数组实现的列表。
    • 提供快速的随机访问(O(1) 时间复杂度)。
    • 插入和删除操作(尤其是中间位置)相对较慢(O(n) 时间复杂度)。
  • LinkedList:

    • 基于双向链表实现的列表。
    • 提供快速的插入和删除操作(O(1) 时间复杂度)。
    • 随机访问较慢(O(n) 时间复杂度)。
  • Vector:

    • 类似于 ArrayList,但线程安全。
    • 提供快速的随机访问(O(1) 时间复杂度)。
    • 插入和删除操作(尤其是中间位置)相对较慢(O(n) 时间复杂度)。
  • Stack:

    • 继承自 Vector,用于实现栈结构。
    • 提供后进先出(LIFO)的访问方式。
    • 提供快速的随机访问(O(1) 时间复杂度)。
    • 插入和删除操作(尤其是中间位置)相对较慢(O(n) 时间复杂度)。

表格对比各个类差异

特性 ArrayList LinkedList Vector Stack
实现方式 基于数组 基于双向链表 基于数组 基于数组(继承自 Vector
线程安全性 不安全 不安全 线程安全 线程安全
随机访问性能 快(O(1)) 慢(O(n)) 快(O(1)) 快(O(1))
插入/删除性能 慢(尤其是中间位置,O(n)) 快(O(1)) 慢(尤其是中间位置,O(n)) 慢(尤其是中间位置,O(n))
内存使用 固定大小数组,可能浪费空间 动态分配节点,内存使用更灵活 固定大小数组,可能浪费空间 固定大小数组,可能浪费空间
适用场景 需要快速随机访问的场景 需要频繁插入和删除的场景 需要线程安全的场景 需要栈结构的场景

总结

通过上述 UML 图表和表格对比,你可以清晰地看到 List 接口及其子类之间的层次结构关系和各自的特性。选择合适的 List 实现类可以显著提高程序的性能和效率。

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