Connor学Java - ArrayList

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虚度年华浮萍于世，勤学善思至死不渝

前言

Hey，欢迎阅读Connor学Java系列，这个系列记录了我的Java基础知识学习、复盘过程，欢迎各位大佬阅读斧正！原创不易，转载请注明出处：http://t.csdn.cn/pSqcY，话不多说我们马上开始！

1.Array和ArrayList的区别？什么时候更适合用Array？

（1）Array可容纳基本数据类型和对象，而ArrayList只能容纳对象

（2）Array大小是固定的，必须在声明时指定，而ArrayList大小是可变的

什么时候更适合用Array

（1）列表的大小确定，大部分情况下仅存储和遍历数据

（2）存储基本数据类型，相比集合需要自动装箱，节省性能

（3）多维数组

2.ArrayList实现RandomAccess接口有何作用？为何LinkedList没实现这个接口

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializablepublic class LinkedList<E>extends AbstractSequentialList<E>implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable

public static <T> int binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key) {if (list instanceof RandomAccess || list.size()<BINARYSEARCH_THRESHOLD)return Collections.indexedBinarySearch(list, key);elsereturn Collections.iteratorBinarySearch(list, key);
}private static <T> int indexedBinarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key) {int low = 0;int high = list.size()-1;while (low <= high) {int mid = (low + high) >>> 1;Comparable<? super T> midVal = list.get(mid);int cmp = midVal.compareTo(key);if (cmp < 0)low = mid + 1;else if (cmp > 0)high = mid - 1;elsereturn mid; // key found}return -(low + 1);  // key not found
}private static <T> int iteratorBinarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key) {int low = 0;int high = list.size()-1;ListIterator<? extends Comparable<? super T>> i = list.listIterator();while (low <= high) {int mid = (low + high) >>> 1;Comparable<? super T> midVal = get(i, mid);int cmp = midVal.compareTo(key);if (cmp < 0)low = mid + 1;else if (cmp > 0)high = mid - 1;elsereturn mid; // key found}return -(low + 1);  // key not found
}

RandomAccess接口只是一个标志接口，只要List集合实现这个接口，就能支持快速随机访问

通过查看Collections类中的binarySearch方法，可以看出，判断List是否实现RandomAccess接口来分别调用indexedBinarySearch(list, key)或IteratorBinarySearch(list, key)，实现Random接口的List集合采用for循环遍历，而未实现这个接口的则采用迭代器遍历，即ArrayList一般采用for循环遍历，而LinkedList一般采用迭代器遍历

因此我们在实际做项目时，应该考虑到List集合的不同子类应采用不同的遍历方式，从而提高性能

3.ArrayList和LinkedList的区别？

ArrayList源码

// JDK7
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};// Object[]数组实现private transient Object[] elementData;private int size;// 默认大小为10public ArrayList(int initialCapacity) {super();if (initialCapacity < 0)throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+initialCapacity);this.elementData = new Object[initialCapacity];}// 空ArrayListpublic ArrayList() {super();this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;}...
}

LinkedLIst源码

public class LinkedList<E>extends AbstractSequentialList<E>implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable {transient int size = 0;// 链表表项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;}}/*** 链表开头* Invariant: (first == null && last == null) ||*            (first.prev == null && first.item != null)*/transient Node<E> first;/*** 链表结尾* Invariant: (first == null && last == null) ||*            (last.next == null && last.item != null)*/transient Node<E> last;/*** 添加表项，插入到链表的尾部**/public boolean add(E e) {linkLast(e);return true;}...
}

区别

（1）ArrayList和LinkedList的差别主要来自于两者采用的数据结构不同。

• ArrayList是基于数组实现的，默认初始化大小为10，大小不足时会调用grow方法扩容
• LinkedList是基于双向链表实现的，节点Node包含Item、prev、next，整个链表包含first、last，分别指向链表的头部、尾部

（2）ArrayList和LinkedList实现的接口不同。

• ArrayList实现了RandomAccess接口，支持快速随机访问，使用for循环遍历
• 而LinkedList没有实现，使用迭代器遍历。LinkedList实现了Deque接口，因此LinkedList可以作为双向队列、栈和List集合使用

（3）ArrayList和LinkedList增删查效率不同。

• ArrayList是基于索引的数据结构，使用索引在数组中搜索速度很快，可以直接返回指定index处的元素。但插入、删除数据的开销是很大的，因为这需要移动和复制原数组
• LinkedList在搜索时需要逐个遍历找到相应的位置，再返回内容。但在插入、删除数据时，不需要像ArrayList一样，不需要改变数组的大小，不需要移动和复制原数组

（4）ArrayList和LinkedList所需内存大小不同。

• ArrayList的每个索引的位置是实际的数据，所需内存较小
• LinkedList中的每个节点中存储的包含实际的数据、前驱和后驱，需要更多的内存

ArrayList的增删未必比LinkedList慢

（1）如果增删都在末尾操作，每次调用remove()和add()，此时ArrayList不需要移动和复制数组，如果数据量有百万级时，速度比LinkedList要快

（2）如果删除操作的位置在中间。由于LinkedList的消耗主要是在遍历上，ArrayList的消耗主要是在移动和复制上(arrayCopy)，而LinkedList的遍历速度要慢于ArrayList的复制移动速度。故数据量在百万级时，还是ArrayList较快

补充：transient关键词的作用

被transient修饰的变量不参与序列化和反序列化。当一个对象被序列化的时候，transient型变量的值不包括在序列化的表示中，然而非transient型的变量是被包括进去的。

4.ArrayList的扩容机制？

先看源码：

public boolean add(E e) {ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!elementData[size++] = e;return true;
}private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) {minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);}ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {modCount++;// overflow-conscious codeif (minCapacity - elementData.length > 0)grow(minCapacity);
}private void grow(int minCapacity) {// overflow-conscious codeint oldCapacity = elementData.length;// (1)int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);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:elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}private static int hugeCapacity(int minCapacity) {if (minCapacity < 0) // overflowthrow new OutOfMemoryError();// return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?Integer.MAX_VALUE :MAX_ARRAY_SIZE;}

（1）当使用add方法时首先调用ensureCapacityInternal方法，传入当前大小size + 1，检查是否需要扩容

（2）注释(1)处，newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)，扩容为原大小的1.5倍，如果还不够，就是用它指定要扩容的大小minCapacity，然后判断minCapacity是否大于MAX_ARRAY_SIZE(Integer.MAX_VALUE - 8)，如果大于，就取MAX_ARRAY_SIZE

（3）确定好新的长度后，即可调用Arrays.copyOf将原数组中的所有数据复制到扩容后的数组中