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今天依旧是回顾之前落下的知识总结
ArrayList
源码分析
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
ArrayList实现了List接口,继承了AbstractList抽象类,底层是数组实现的,并且实现了自增扩容数组大小。
ArrayList还实现了Cloneable接口和Serializable接口,所以他可以实现克隆和序列化。
ArrayList还实现了RandomAccess接口,这个接口是一个标志接口,他标志着“只要实现该接口的List类,都能实现快速随机访问”。
基本属性
ArrayList属性主要由数组长度size、对象数组elementData、初始化容量
default_capacity
等组成, 其中初始化容量默认大小为10。
//默认数组初始化的长度
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
//数组对象
transient Object[] elementData;
//数组中有效元素的个数
private int size;
从ArrayList属性来看,elementData被关键字transient修饰了,transient关键字修饰该字段则表示该属性不会被序列化。
初始化
ArrayList有三种初始化方式:无参初始化、指定大小初始化、指定初始数据初始化
//无参的构造方法
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
//指定数组大小的构造方法
public ArrayList(int initialCapacity) {
if (initialCapacity > 0) {
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
} else {
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}
//指定初始数据初始化的构造方法
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray();
if ((size = elementData.length) != 0) {
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
// replace with empty array.
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
当ArrayList新增元素时,如果所存储的元素已经超过其已有大小,它会计算元素大小后再进行动态扩容,数组的扩容会导致整个数组进行一次内存复制。
注意点:ArrayList 无参构造器初始化时,默认大小是空数组,并不是大家常说的 10,10 是在第一次 add 的时候扩容的数组值。
新增元素
ArrayList新增元素的方法有两种,一种是直接将元素加到数组的末尾,另外一种是添加元素到任意位置。
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
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++;
}
两个方法是有相同点的:在每次进行添加元素之前都会先判断数组大小是否足够大,如果足够元素放得下,那么就不会进行扩容,如果数组大小不够放下新增元素,那么会进行1.5倍扩容,在扩容后会将数组内容重新复制到新分配的地址内存
删除元素
ArrayList 删除元素有很多种方式,比如根据数组索引删除、根据值删除或批量删除等等,原理和思路都差不多。
ArrayList在每一次有效的删除元素操作之后,都要进行数组的重组,并且删除的元素位置越靠前,数组重组的开销就越大。
遍历元素
由于ArrayList是基于数组实现的,所以在获取元素的时候是非常快捷的。
LinkedList
LinkedList是基于双向链表数据结构实现的。
这个双向链表结构,链表中的每个节点都可以向前或者向后追溯,有几个概念如下:
- 链表每个节点我们叫做 Node,Node 有 prev 属性,代表前一个节点的位置,next 属性,代表后一个节点的位置;
- first 是双向链表的头节点,它的前一个节点是 null。
- last 是双向链表的尾节点,它的后一个节点是 null;
- 当链表中没有数据时,first 和 last 是同一个节点,前后指向都是 null;
- 因为是个双向链表,只要机器内存足够强大,是没有大小限制的。
private static class Node<E> {
E item;
Node<E> next;
Node<E> prev;
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
实现类
LinkedList类实现了List接口、Deque接口,同时继承了AbstractSequentialList抽象类,LinkedList既实现了List类型又有Queue类型的特点;LinkedList也实现了Cloneable和Serializable接口,同ArrayList一样,可以实现克隆和序列化。
由于LinkedList存储数据的内存地址是不连续的,而是通过指针来定位不连续地址,因此,LinkedList不支持随机快速访问,LinkedList也就不能实现RandomAccess接口。
public class LinkedList
extends AbstractSequentialList
implements List, Deque, Cloneable, java.io.Serializable
节点查找
链表查询某一个节点是比较慢的,需要挨个循环查找才行
值得提到的是
LinkedList 并没有采用从头循环到尾的做法,而是采取了简单二分法,首先看看 index 是在链表的前半部分,还是后半部分。
如果是前半部分,就从头开始寻找,反之亦然。通过这种方式,使循环的次数至少降低了一半,提高了查找的性能。
新增元素
LinkedList添加元素的实现很简洁,但添加的方式却有很多种。
默认的add (Ee)方法是将添加的元素加到队尾,首先是将last元素置换到临时变量中,生成一个新的Node节点对象,然后将last引用指向新节点对象,之前的last对象的前指针指向新节点对象。
LinkedList也有添加元素到任意位置的方法,如果我们是将元素添加到任意两个元素的中间位置,添加元素操作只会改变前后元素的前后指针,指针将会指向添加的新元素,所以相比ArrayList的添加操作来说,LinkedList的性能优势明显。
删除元素
在LinkedList删除元素的操作中,我们首先要通过循环找到要删除的元素,如果要删除的位置处于List的前半段,就从前往后找;若其位置处于后半段,就从后往前找。
这样做的话,无论要删除较为靠前或较为靠后的元素都是非常高效的,但如果List拥有大量元素,移除的元素又在List的中间段,那效率相对来说会很低。
遍历元素
LinkedList的获取元素操作实现跟LinkedList的删除元素操作基本类似,通过分前后半段来循环查找到对应的元素,但是通过这种方式来查询元素是非常低效的,特别是在for循环遍历的情况下,每一次循环都会去遍历半个List。
总结
1.ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构,LinkedList基于链表的数据结构。
2.对于随机访问get和set,ArrayList优于LinkedList,因为LinkedList要移动指针。
3.对于新增和删除操作add和remove,LinedList比较占优势,因为ArrayList要移动数据,而ArrayList移动数据会产生大量的开销。