Java源碼系列1——ArrayList

本文簡(jiǎn)單介紹了 ArrayList咳短,并對(duì)擴(kuò)容填帽,添加,刪除操作的源代碼做分析咙好。能力有限篡腌,歡迎指正。

ArrayList是什么勾效?

ArrayList 就是數(shù)組列表嘹悼,主要用來(lái)裝載數(shù)據(jù)。底層實(shí)現(xiàn)是數(shù)組 Object[] elementData层宫,當(dāng)我們裝載的是基本數(shù)據(jù)類(lèi)型 int, long, boolean, shot...的時(shí)候我們只能存儲(chǔ)他們對(duì)應(yīng)的包裝類(lèi)型杨伙。

與它類(lèi)似的是 LinkedList,和 LinkedList 相比萌腿,它的查找和訪問(wèn)元素的速度較快限匣,但新增,刪除的速度較慢毁菱。

線程安全嗎米死?

線程不安全。

正常使用場(chǎng)景中鼎俘,ArrayList 都是用來(lái)查詢(xún)哲身,不會(huì)涉及太頻繁的增刪,如果涉及頻繁的增刪贸伐,可以使用 LinkedList勘天。如果需要線程安全就使用 Vector

VectorArrayList 的線程安全版本捉邢,實(shí)現(xiàn)方式就是在所有方法加上synchronized脯丝,性能較差。

如何擴(kuò)容伏伐?

因?yàn)閿?shù)組的大小是固定宠进,當(dāng)容量超出了現(xiàn)有數(shù)組的大小,就需要進(jìn)行擴(kuò)容藐翎。

private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    // 每次擴(kuò)大原有容量的一半
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    // 如果擴(kuò)大一半后還是無(wú)法滿(mǎn)足材蹬,則使用minCapacity
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    // 如果超過(guò)最大size实幕,則獲取最大容量的數(shù)組
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

為什么說(shuō)ArrayList插入效率低?

原因有兩點(diǎn):

  1. 新增就要檢測(cè)容量夠不夠堤器,如果不夠就需要擴(kuò)容
  2. 尾部新增比較快昆庇,如果是在數(shù)組頭部或者中部新增就會(huì)慢很多,因?yàn)橐押竺娴脑厝客笠埔晃?/li>
  3. 把元素往后移一位使用的是復(fù)制 System.arraycopy()闸溃,它是native方法(java定義了接口整吆,其他語(yǔ)言進(jìn)行實(shí)現(xiàn)),所以比較快
/**
 * 添加在尾部
 */
public boolean add(E e) {
    // 檢查容量
    ensureCapacityInternal(size + 1);
    // 添加在尾部
    elementData[size++] = e;
    return true;
}

/**
 * 按指定位置添加
 */
public void add(int index, E element) {
    // 檢查index
    rangeCheckForAdd(index);

    // 檢查容量
    ensureCapacityInternal(size + 1);
    // index后面的元素全部往后移一位
    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                        size - index);
    elementData[index] = element;
    size++;
}

刪除元素效率如何辉川?

效率和新增差不多表蝙,都是要移動(dòng)元素,但是不需要檢查容量和擴(kuò)容乓旗。

public E remove(int index) {
    // 檢查index
    rangeCheck(index);

    modCount++;
    E oldValue = elementData(index);

    int numMoved = size - index - 1;
    if (numMoved > 0)
        // index后面的元素全部往前移一位
        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                            numMoved);
    elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work

    return oldValue;
}

適合做隊(duì)列嗎府蛇?

非常不適合。

隊(duì)列是FIFO寸齐,在尾巴進(jìn)欲诺,頭部出,出的時(shí)候需要移動(dòng)后面所有數(shù)據(jù)渺鹦,效率很低。鏈表比較適合做隊(duì)列蛹含。

new ArrayList<>(18) 會(huì)不會(huì)初始化數(shù)組大幸愫瘛?

不會(huì)初始化數(shù)組大衅窒洹Nⅰ!酷窥!

這是Java Bug咽安。

而且將構(gòu)造函數(shù)與initialCapcity結(jié)合使用,然后使用set()方法會(huì)拋出異常蓬推。

public static void main(String[] args) {
    ArrayList<Integer> a = new ArrayList<>(12);
    System.out.println(a.size());
    a.set(3, 3);
}
image

總結(jié)

  1. 底層實(shí)現(xiàn)是數(shù)組 Object[] elementData
  2. 查找和訪問(wèn)元素的速度較快妆棒,但新增,刪除的速度較慢
  3. 線程不安全
  4. 每次擴(kuò)容原有數(shù)組大小的一半
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