java容器 学习笔记总结 List

List接口

在这里插入图片描述
list接口规定了:容器存储的元素是有序的,可以重复的
实现它的实现类主要有ArrayList和LinkedList,还有几乎不用的Vector

ArrayList

内部实现

  • 首先内部是用数组来实现的,一个Object数组,名为elementData
  • 无参数创建一个ArrayList时,初始化赋值的是一个空数组,只有真正添加元素时,才会分配容量。
    (即向数组中添加第一个元素时,数组容量扩为10)

扩容
容器的扩容向来都是重点
ArrayList的扩容是放到add方法的逻辑的,即添加元素时,才关心扩容的事情。

添加元素(add):
	判断扩容(ensureCapacityInternal)://确保容量够,不会越界
		如果当前数组是空数组://刚刚创建,尚未添加元素
			预期容量改为10 //当存储元素时,至少是要有10个大小的容量的
		否则预期容量是当前size+1
		尝试扩容(ensureExplicitCapacity):
			如果预期容量大于现在数组的大小:
				扩容1.5倍(grow)//近似,位运算
	添加元素

上面的是总结的add方法添加元素的逻辑。在执行添加元素之前,需要进行判断当前容量是否够,不够的话需要进行扩容。


grow方法

  • 具体的扩容操作是grow方法,这里用到了位运算
  • grow的话,会传入预期容量,会取1.5倍之前容量大小与预期容量的最大值(1开始命中预期容量,后来都是1.5倍,这个也很好理解)
  • 如果预期容量大于MAX_ARRAY_SIZE,则容量定位Integer.MAX_VALUE(MAX··是一个常量值)

在进行扩容时,会调用Arrays.copyOf()方法,该方法会在内部创建一个新数组,然后调用System.arraycopy()方法,将旧数组的东西复制到新数组中去。从而实现扩容的操作。

而System.arraycopy()方法,实际上的功能,是将一个数组的一部分复制到另一个数组的一部分中(可以是全部)
想对比来说:前者因为新建了数组,更适合扩容
后者一般从自己拷贝到自己,所以是更适合移动,比如insert(add(xxx,index))这种需要移动的方法


主动扩容
因为1.5倍扩容(可以理解为0-10-15-22.5-···后面组从1.5),这种机制的话,如果用户需要进行大量存储,则会扩容多次,且每一次都需要O(n)的时间来进行拷贝数组,效率低下。
所以ArrayList还提供了方法给用户,让用户指定容量大小进行扩容,从而减少扩容次数。
ensureCapacity


删除指定元素时,也是一样,需要调用System.arraycopy()方法,然后将index+1开始的元素移动到index上,时间复杂度O(n)


序列化
因为ArrayList内部的数组长度基本是大于实际存储元素数量的size的,所以进行序列化时,就没有必要把作为实现的内部数组给序列化,于是将elementData用transient进行修饰。
并且还写了writeObject方法和readObject方法来只序列化数组中有元素填充的那一部分。


Fail-Fast
ArrayList中用modCount变量来记录ArrayList结构发生变化的次数:添加or删除or调整数组大小(仅修改元素值不算,要修改结构才算)

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这里主要用于多线程的并发安全问题
fail-fast 机制是java集合(Collection)中的一种错误机制。当多个线程对同一个集合的内容进行操作时,就可能会产生fail-fast事件。例如:当某一个线程A通过iterator去遍历某集合的过程中,若该集合的内容被其他线程所改变了;那么线程A访问集合时,就会抛出ConcurrentModificationException异常,产生fail-fast事件。(来自百度百科)
在并发迭代时,进行判断,如果modcount修改了,则可以直接终止,

这个变量之前是volatile修饰的,而现在jdk1.7移除了,因为觉得并发时可以用并发包呀,这个还是留给单线程来用吧。

LInkedList

作为一个常用的List实现类,它用的非常多。

  • 实现了List接口和Deque接口
  • 双端链表

下面是其一些简单的方法逻辑

add方法:添加节点到尾部

  • add://添加节点到尾部
    	linkLast://将节点加到尾部,此处需要判空
    

add(int index, E e):添加节点到指定位置

  • add(int index, E e):
    	如果是尾部(用长度和index来判断),linkLast
    	不是尾部,找到要插入的点(O(n)遍历到指定位置)
    	将其和输入传给linkBefore:
    		进行插入
    

addAll:将集合插入到链表尾部

  • 1.检查index范围是否在size之内
    2.toArray()方法把集合的数据存到对象数组中
    3.得到插入位置的前驱和后继节点
    4.遍历数据,将数据插入到指定位置
    

addFirst:添加节点到头部

  • 调用了linkFirst方法,操作很简单,没什么好说的

addLast:也是一样的

get(int index):获取指定位置的节点

  • 这个就是调用node方法

indexOf(Object o):根据对象获得索引

  • 从头开始遍历,找到索引

lastIndexOf:

  • 从尾开始遍历,找到索引

contains(Object o):检查对象是否在链表中

  • 使用index来判断

整体来说,LinkedList比较简单,其和ArrayList的区别也是显而易见
随口就来,底层实现不一样,是否有高效的随机访问能力,是否有高效的插入能力,存储的效率等等,这些东西都是比较简单的,也就不细说了

Vector

这个就不细说了,和ArrayList差不多,也是通过Object数组实现的,然后其中用到了很多Synchronized关键字,所以其可以满足多线程的安全问题。但也因此性能一般。
一般不用它

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