java集合之Vector祈匙、ArrayList和LinkedList

Java集合

廢話不多說(shuō),先看下集合結(jié)構(gòu)天揖。今天的三個(gè)主角都是繼承自AbstractList這個(gè)抽象類夺欲,所以他們有很多的相似性(增刪查操作),卻因?yàn)樘匦运杂迷诓煌膱?chǎng)景今膊。接下來(lái)先分別介紹下些阅,再比較說(shuō)明。

Vector :它是一個(gè)封裝好的線程安全的動(dòng)態(tài)數(shù)組斑唬。通過(guò)synchronized對(duì)方法加鎖市埋,以此保證線程安全。Vector集合平時(shí)基本用不到恕刘。如果不是不需要線程安全缤谎,就不要使用,所以這里就不重點(diǎn)說(shuō)了褐着。

ArrayList :平時(shí)Java開(kāi)發(fā)用的最多的就是ArrayList了坷澡,他與Vector相似,內(nèi)部都是通過(guò)數(shù)組來(lái)保存元素含蓉。但是它是線程不安全的所以效率要高于Vector洋访,但是每次超過(guò)了原來(lái)的大小就需要?jiǎng)討B(tài)擴(kuò)容,擴(kuò)展需要進(jìn)行copy谴餐,是一個(gè)耗時(shí)操作姻政。ArrayList擴(kuò)容增加之前的一半大小,而Vector是增加一倍大小岂嗓。

LinkedList:它的內(nèi)部并不是個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)組汁展,而是維護(hù)者一個(gè)雙向列表,數(shù)組在物理空間中是連續(xù)的,鏈表不需要連續(xù)存儲(chǔ)食绿,上個(gè)元素會(huì)保存下個(gè)元素的存儲(chǔ)地址侈咕。所以相對(duì)ArrayList的優(yōu)點(diǎn)就在于,LinkedList的插入刪除的效率很高器紧,如果訪問(wèn)的效率就很低耀销,需要遍歷才可以。所以選擇LinkedList還是ArrayList是需要根據(jù)業(yè)務(wù)來(lái)選擇的铲汪。

這三個(gè)集合都是同一個(gè)父類熊尉,具體用法簡(jiǎn)單相似不一一介紹。以ArrayList為例掌腰,帶著以下的問(wèn)題出發(fā)狰住。

  • ArrayList動(dòng)態(tài)數(shù)組的擴(kuò)容流程?
  • AbstractList中的Iterator設(shè)計(jì)模式場(chǎng)景齿梁?
  • ArrayList的Sort排序算法催植?
一、ArrayList動(dòng)態(tài)數(shù)組的擴(kuò)容流程

先看下ArrayList的一個(gè)構(gòu)造方法勺择,一開(kāi)始就設(shè)置一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)組大小创南,如果使用ArrayList之前就已經(jīng)知道大致的長(zhǎng)度是多少,就最好使用這個(gè)構(gòu)造方法創(chuàng)建省核,以減少擴(kuò)容的開(kāi)銷稿辙。

    public ArrayList(int initialCapacity) {
        super();
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        this.elementData = new Object[initialCapacity];
    }

擴(kuò)容的觸發(fā)動(dòng)機(jī)只有在添加的時(shí)候,發(fā)現(xiàn)原來(lái)的數(shù)據(jù)容量不夠了芳撒,才開(kāi)始擴(kuò)容邓深。找個(gè)add方法作為入口查看未桥。

    public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // 核心笔刹,確保容量夠大,就執(zhí)行下一步添加數(shù)據(jù)
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

    // 核心方法 minCapacity為數(shù)組大小加一
    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
         // 如果數(shù)組為{}冬耿,也就是一開(kāi)始無(wú)參構(gòu)造方法中給動(dòng)態(tài)數(shù)組賦值{}舌菜,那么就給一個(gè)默認(rèn)的大小,我的源碼是10
        if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        
        ensureExplicitCapacity(minCapacity); // 核心
    }

    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)  // 所需要的最小的長(zhǎng)度亦镶,比現(xiàn)在的要大日月,那就需要擴(kuò)容
            grow(minCapacity);
    }

    // 真正的擴(kuò)容方法
    private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 新的長(zhǎng)度為之前的1.5倍
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        // 之間完成copy工作,Arrays是一個(gè)處理數(shù)組的工具類
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

到此缤骨,就基本知道如何實(shí)現(xiàn)擴(kuò)容的了爱咬,整體比較簡(jiǎn)單,就是判斷數(shù)組夠不夠用了绊起,不過(guò)再多給你一半長(zhǎng)度精拟,完成數(shù)組的copy

二、AbstractList中的設(shè)計(jì)模式之Iterator

個(gè)人理解,迭代器模式蜂绎,就是給數(shù)據(jù)源提供一個(gè)遍歷操作方法栅表,這里就是遍歷操作動(dòng)態(tài)數(shù)組

迭代器模式結(jié)構(gòu)圖

可以分為兩部分理解,一部分肯定提供一個(gè)Iterator模板师枣,比如next()怪瓶。另一部分是提供數(shù)據(jù)源,并創(chuàng)建一個(gè)具體的Iterator践美,沒(méi)有數(shù)據(jù)源Iterator操作什么了洗贰。
在ArrayList中將Iterator作為ArrayList的內(nèi)部類,這樣就可以持有外部動(dòng)態(tài)數(shù)組的引用了拨脉,就可以直接操作數(shù)據(jù)源了哆姻。

三、ArrayList的Sort排序算法

直接看源碼玫膀,Arrays.sort的內(nèi)部使用的是一種歸并和二分插入排序相結(jié)合的方法TimSort矛缨。

    public void sort(Comparator<? super E> c) {
        final int expectedModCount = modCount;
        Arrays.sort((E[]) elementData, 0, size, c); // 給一個(gè)排序規(guī)則Comparator ,和ArrayList數(shù)據(jù)源
        if (modCount != expectedModCount) {
            throw new ConcurrentModificationException();
        }
        modCount++;
    }
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