摘要:线程不安全底层数据结构是链表。的默认初始化容量是,每次扩容时候增加原先容量的一半,也就是变为原来的倍删除元素时不会减少容量,若希望减少容量则调用它不是线程安全的。
前言
声明,本文用得是jdk1.8
前一篇已经讲了Collection的总览:Collection总览,介绍了一些基础知识。
现在这篇主要讲List集合的三个子类:
ArrayList
底层数据结构是数组。线程不安全
LinkedList
底层数据结构是链表。线程不安全
Vector
底层数据结构是数组。线程安全
这篇主要来看看它们比较重要的方法是如何实现的,需要注意些什么,最后比较一下哪个时候用哪个~
看这篇文章之前最好是有点数据结构的基础:Java实现单向链表,栈和队列就是这么简单,二叉树就这么简单
当然了,如果讲得有错的地方还请大家多多包涵并不吝在评论去指正~
一、ArrayList解析首先,我们来讲解的是ArrayList集合,它是我们用得非常非常多的一个集合~
首先,我们来看一下ArrayList的属性:
根据上面我们可以清晰的发现:ArrayList底层其实就是一个数组,ArrayList中有扩容这么一个概念,正因为它扩容,所以它能够实现“动态”增长
1.2构造方法我们来看看构造方法来印证我们上面说得对不对:
1.3Add方法add方法可以说是ArrayList比较重要的方法了,我们来总览一下:
1.3.1add(E e)步骤:
检查是否需要扩容
插入元素
首先,我们来看看这个方法:
public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; }
该方法很短,我们可以根据方法名就猜到他是干了什么:
确认list容量,尝试容量加1,看看有无必要
添加元素
接下来我们来看看这个小容量(+1)是否满足我们的需求:
随后调用ensureExplicitCapacity()来确定明确的容量,我们也来看看这个方法是怎么实现的:
所以,接下来看看grow()是怎么实现的~
进去看copyOf()方法:
到目前为止,我们就可以知道add(E e)的基本实现了:
首先去检查一下数组的容量是否足够
足够:直接添加
不足够:扩容
扩容到原来的1.5倍
第一次扩容后,如果容量还是小于minCapacity,就将容量扩充为minCapacity。
1.3.2add(int index, E element)步骤:
检查角标
空间检查,如果有需要进行扩容
插入元素
我们来看看插入的实现:
我们发现,与扩容相关ArrayList的add方法底层其实都是arraycopy()来实现的
看到arraycopy(),我们可以发现:该方法是由C/C++来编写的,并不是由Java实现:
总的来说:arraycopy()还是比较可靠高效的一个方法。
参考R大回答:https://www.zhihu.com/question/53749473
1.4 get方法检查角标
返回元素
// 检查角标 private void rangeCheck(int index) { if (index >= size) throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index)); } // 返回元素 E elementData(int index) { return (E) elementData[index]; }1.5 set方法
步骤:
检查角标
替代元素
返回旧值
1.6remove方法步骤:
检查角标
删除元素
计算出需要移动的个数,并移动
设置为null,让Gc回收
1.7细节再说明ArrayList是基于动态数组实现的,在增删时候,需要数组的拷贝复制。
ArrayList的默认初始化容量是10,每次扩容时候增加原先容量的一半,也就是变为原来的1.5倍
删除元素时不会减少容量,若希望减少容量则调用trimToSize()
它不是线程安全的。它能存放null值。
参考资料:
https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/76760238
https://zhuanlan.zhihu.com/p/27878015
二、Vector与ArrayList区别Vector是jdk1.2的类了,比较老旧的一个集合类。
Vector底层也是数组,与ArrayList最大的区别就是:同步(线程安全)
Vector是同步的,我们可以从方法上就可以看得出来~
在要求非同步的情况下,我们一般都是使用ArrayList来替代Vector的了~
如果想要ArrayList实现同步,可以使用Collections的方法:List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(...));,就可以实现同步了~
还有另一个区别:
ArrayList在底层数组不够用时在原来的基础上扩展0.5倍,Vector是扩展1倍。、
Vector源码的解析可参考:
https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/76972890
https://zhuanlan.zhihu.com/p/28241176
三、LinkedList解析LinkedList底层是双向链表~如果对于链表不熟悉的同学可先看看我的单向链表(双向链表的练习我还没做)【Java实现单向链表】
理解了单向链表,双向链表也就不难了。
从结构上,我们还看到了LinkedList实现了Deque接口,因此,我们可以操作LinkedList像操作队列和栈一样~
LinkedList变量就这么几个,因为我们操作单向链表的时候也发现了:有了头结点,其他的数据我们都可以获取得到了。(双向链表也同理)
3.1构造方法LinkedList的构造方法有两个:
3.2add方法如果做过链表的练习,对于下面的代码并不陌生的~
add方法实际上就是往链表最后添加元素
public boolean add(E e) { linkLast(e); return true; } void linkLast(E e) { final Node3.3remove方法l = last; final Node newNode = new Node<>(l, e, null); last = newNode; if (l == null) first = newNode; else l.next = newNode; size++; modCount++; }
实际上就是下面那个图的操作:
3.4get方法可以看到get方法实现就两段代码:
public E get(int index) { checkElementIndex(index); return node(index).item; }
我们进去看一下具体的实现是怎么样的:
3.5set方法set方法和get方法其实差不多,根据下标来判断是从头遍历还是从尾遍历
public E set(int index, E element) { checkElementIndex(index); Nodex = node(index); E oldVal = x.item; x.item = element; return oldVal; }
......LinkedList的方法比ArrayList的方法多太多了,这里我就不一一说明了。具体可参考:
https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/77110354
https://zhuanlan.zhihu.com/p/24730576
https://zhuanlan.zhihu.com/p/28373321
四、总结其实集合的源码看起来并不是很困难,遇到问题可以翻一翻,应该是能够看懂的~
ArrayList、LinkedList、Vector算是在面试题中比较常见的的知识点了。下面我就来做一个简单的总结:
ArrayList:
底层实现是数组
ArrayList的默认初始化容量是10,每次扩容时候增加原先容量的一半,也就是变为原来的1.5倍
在增删时候,需要数组的拷贝复制(navite 方法由C/C++实现)
LinkedList:
底层实现是双向链表[双向链表方便实现往前遍历]
Vector:
底层是数组,现在已少用,被ArrayList替代,原因有两个:
Vector所有方法都是同步,有性能损失。
Vector初始length是10 超过length时 以100%比率增长,相比于ArrayList更多消耗内存。
参考资料:https://www.zhihu.com/question/31948523/answer/113357347
总的来说:查询多用ArrayList,增删多用LinkedList。
ArrayList增删慢不是绝对的(在数量大的情况下,已测试):
如果增加元素一直是使用add()(增加到末尾)的话,那是ArrayList要快
一直删除末尾的元素也是ArrayList要快【不用复制移动位置】
至于如果删除的是中间的位置的话,还是ArrayList要快!
但一般来说:增删多还是用LinkedList,因为上面的情况是极端的~
参考资料:
https://blog.csdn.net/panweiwei1994/article/details/76555359
https://zhuanlan.zhihu.com/p/28216267
《Core Java》
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