jdk1.8源码解析-ArrayList

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ArrayList

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前言

ArrayList是一个长度可调节的数组,使用者只需向其中添加,删除,获取元素,可以向其中添加任何对象(包括null值),无需关系它的扩容,,缩减问题。它实现了list接口所有方法,它基本等价于Vector,唯一不同的是它没有任何同步手段,多线程环境须慎重考虑。

ArrayList结构

类关系

ArrayList

这里唯一需要注意的是,它实现了一个RandomAccess接口,这个接口没有任何方法声明,是一个标记接口,它是为了告诉使用者如果实现了这个接口那么你的实现在算法上应该for循环会比使用iterator更快,LinkedList则没有实现这个接口,它则是iterator更快。
我们查看Collections工具类二分搜索方法:
ArrayList

这就验证了我们上面说的那句话,实现了这个接口的子类在随机访问时会更快(for循环),而没有实现,则顺序访问会更加快(iterator迭代)。

类结构

ArrayList

它内部主要有两个成员变量,elementData用于存储数据,size用于标记存储了多少个元素,size总是按最大值显示的(考虑多线程环境,添加元素先增加size)。

方法解析

add(E e) 末尾插入新元素

public boolean add(E e) {
    ensureCapacityInternal(size + 1);  //判断是否需要扩容
    elementData[size++] = e;
    return true;
}
  1. 首先进行了扩容,最终调用的是grow方法:


    ArrayList

    从这里我们知道每次扩容后的大小为原来的容量 n + n/2,例如原来的容量是10,扩容后的容量则成了15.

  2. 将新元素放到了原来的元素的后面,因为不用移动原来的元素,所以比较快。

add(int index, E e) 指定位置插入新元素

public void add(int index, E element) {
    rangeCheckForAdd(index);

    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                     size - index);
    elementData[index] = element;
    size++;
}
  1. 检查index位置是否合理(太小,太大)
  2. 同上,检查是否需要扩大数组容量。
  3. 将原来index后面的所有元素往后面移动一个位置,这样index位置就空出来了。
  4. 将新元素放到index位置,接着size加1
    从这里我们知道,因为每次插入都需要移动index后面的元素,所以效率很低,尽量避免使用该方法。其它的add方法同上类似,这里不再赘述。

get(int index)

public E get(int index) {
    rangeCheck(index);

    return elementData(index);
}

获取指定位置元素,直接返回数组对应的位置,不需要额外操作,很快!(这也是为什么它能够实现了AccessRandom)

remove(int index)

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; // clear to let GC do its work

    return oldValue;
}
  1. 直接移动index后面的所有元素向前移动,覆盖index位置,简单粗暴。 从这里我们知道需要移动数组,效率并不高。

index(E e) 查询元素位置

public int indexOf(Object o) {
    if (o == null) {
        for (int i = 0; i < size; i++)
            if (elementData[i]==null)
                return i;
    } else {
        for (int i = 0; i < size; i++)
            if (o.equals(elementData[i]))
                return i;
    }
    return -1;
}
  1. 遍历查找第一个equals要找的的元素的位置,返回,简单粗暴。
    最后我们介绍下另一个方法trimToSize():
public void trimToSize() {
    modCount++;
    if (size < elementData.length) {
        elementData = (size == 0)
          ? EMPTY_ELEMENTDATA
          : Arrays.copyOf(elementData, size);
    }
}

这个方法是用来缩减空间的,当你的ArrayList装的东西已经确定以后(以后不会再删除,添加),可以调用这个方法节省内存空间。 它会把数组的长度缩减得和size一样。

总结

  1. ArrayList内部使用一个数组存储数据,使用一个size变量标记储存了多少个元素。
  2. 它可以存储任一对象,包括null,当向其中添加元素时,会进行扩容操作,每次扩容增加的大小为原来数组长度的一半。所以最好使用之前能够估计好元素的数量。
  3. 查找元素,末尾插入元素很快,指定位置插入元素,移除元素效率很低,因为需要移动数组。 所以查找操作多推荐使用ArrayList,删除操作多时推荐使用LinkedList。
  4. 可以调用trimToSize”瘦身“。
  5. 继承了一个AccessRandom标记接口,继承者在算法实现上应该考虑for循环遍历元素要快于iterator遍历。
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