下面是 Java 集合框架中 List 接口及其子類的詳細介紹，并用 UML 圖表展示層次結構關系。最后，我會用表格對比各個類的差異。

Java 集合框架中 List 接口及其子類

UML 類圖描述

以下是 List 接口及其子類的 UML 類圖描述，不包含方法。

詳細說明

List 接口

• List: 有序集合，允許重復元素。提供了按位置訪問元素的能力。

子類

• ArrayList:

  • 基于數組實現的列表。
  • 提供快速的隨機訪問（O(1) 時間復雜度）。
  • 插入和刪除操作（尤其是中間位置）相對較慢（O(n) 時間復雜度）。

• LinkedList:

  • 基于雙向鏈表實現的列表。
  • 提供快速的插入和刪除操作（O(1) 時間復雜度）。
  • 隨機訪問較慢（O(n) 時間復雜度）。

• Vector:

  • 類似于 ArrayList，但線程安全。
  • 提供快速的隨機訪問（O(1) 時間復雜度）。
  • 插入和刪除操作（尤其是中間位置）相對較慢（O(n) 時間復雜度）。

• Stack:

  • 繼承自 Vector，用于實現棧結構。
  • 提供后進先出（LIFO）的訪問方式。
  • 提供快速的隨機訪問（O(1) 時間復雜度）。
  • 插入和刪除操作（尤其是中間位置）相對較慢（O(n) 時間復雜度）。

表格對比各個類差異

特性	ArrayList	LinkedList	Vector	Stack
實現方式	基于數組	基于雙向鏈表	基于數組	基于數組（繼承自 Vector）
線程安全性	不安全	不安全	線程安全	線程安全
隨機訪問性能	快（O(1)）	慢（O(n)）	快（O(1)）	快（O(1)）
插入/刪除性能	慢（尤其是中間位置，O(n)）	快（O(1)）	慢（尤其是中間位置，O(n)）	慢（尤其是中間位置，O(n)）
內存使用	固定大小數組，可能浪費空間	動態分配節點，內存使用更靈活	固定大小數組，可能浪費空間	固定大小數組，可能浪費空間
適用場景	需要快速隨機訪問的場景	需要頻繁插入和刪除的場景	需要線程安全的場景	需要棧結構的場景

總結

通過上述 UML 圖表和表格對比，你可以清晰地看到 List 接口及其子類之間的層次結構關系和各自的特性。選擇合適的 List 實現類可以顯著提高程序的性能和效率。