容器——ArrayList和LinkedList

这篇博客探讨了集合在Java中的重要性,分析了ArrayList和LinkedList两种数据结构的特性。ArrayList基于数组,适合索引查找但插入删除效率较低;LinkedList采用链表结构,插入删除高效但按索引查询慢。文章还深入解析了ArrayList的构造方法、扩容原理以及add、set和get方法的执行流程。

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为什么需要集合?

       答:集合是一个容器,用来存储数据,只能存储引用数据类型;

           数组增删操作效率低,数组的长度不能改变,所以数组具有局限性

Collection、Set、List接口的特征是什么?

       答:Colletion接口存储元素不唯一、无序的对象

           Set接口存储元素唯一、无序的对象

           List接口存储元素不唯一、有序的对象

ArrayList集合的特点是什么?

       答:ArrayList底层数据结构是数组,删除,添加元素的效率低,按照索引查找元素效率高。ArrayList是List的实现类。

ArrayList_JDK源码分析_1

   ArrayList的常用的构造方法有哪些?源码含义是什么?

public ArrayList() {//无参构造,无参构造创建了一个长度为0的object数组
                
       this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
            
}

Private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
public ArrayList(int initialCapacity) {//有参构造,有参构造是创建了一个初始长度的object数组。
        if (initialCapacity > 0) {
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } 
    }
    1. ArrayList扩容易原理是什么?

       答:根据添加的元素个数,计算出minCapacity,如果是第一次添加,elementDate为空,执行Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)得出最小容量,如果最小容量-elementDate的元素个数大于0,则新建一个容量为最小容量的数组。

          不是第一次添加,则判断是否minCapacity - elementData.length > 0,不是的话,则不用扩容,如果是大于0则执行grow方法扩容。

  1. ArrayList_JDK源码分析_2
    1. ArrayList中的add方法的执行过程是什么?

          

public void add(int index, E element) {

        rangeCheckForAdd(index);//检查索引值是否合理

        ensureCapacityInternal(size + 1);  // 计算容量是否够用

        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,

                         size - index);

        elementData[index] = element;

        size++;

    }

原理是数组拷贝,通过arraycopy进行数组拷贝,从源数组的index位置开始拷贝,拷贝到目标数组的index+1的位置,拷贝size-index个元素(size是源数组的size),再将待添加的元素赋值给目标数组的index位置,最后size++.

    1. ArrayList中set和get的方法的作用及执行过程?

       答:get方法作用:获取指定索引位置上的元素值

public E get(int index) {

        rangeCheck(index);

        return elementData(index);

    }

@SuppressWarnings("unchecked")

    E elementData(int index) {

        return (E) elementData[index];

    }

                Set方法作用:在指定索引的位置设置值

 public E set(int index, E element) {

        rangeCheck(index);

        E oldValue = elementData(index);

        elementData[index] = element; //将新元素设置到指定位置上

        return oldValue;

}

 

    @SuppressWarnings("unchecked")

    E elementData(int index) {

        return (E) elementData[index];

    }

 

LinkedList

底层数据结构是链表

和ArrayList相比,删除添加数据效率高,但根据索引查询的效率低。

 

 

 

 

 

 

 

`for` 循环遍历 `ArrayList` `LinkedList` 的效率并不完全相同,这取决于它们内部的数据结构以及访问元素的方式。 ### ArrayList - **存储机制**:基于数组实现,在随机访问方面性能非常好。因为可以根据索引直接计算出内存地址,时间复杂度为 O(1)。 - **遍历效率**:由于其连续的内存分配特性,通过 `for` 循环按顺序读取每个元素时非常高效。尤其是在已知确切大小的情况下,可以利用增强型 for-each 循环进一步简化代码并提高性能。 ### LinkedList - **存储机制**:由节点组成双向链表,意味着每次获取某个位置上的元素都需要从头开始逐一遍历至目标结点处,平均需要经过一半长度的操作,因此对于任意给定的位置 i 访问的时间复杂度为 O(n),n 表示列表长度。 - **遍历效率**:虽然单次定位较慢,但在迭代整个集合时并不会比其他线性数据结构差太多;不过若频繁地进行插入删除操作,则会更显现出优势。然而需要注意的是,在 Java 中使用传统的 for(i=0;...) 形式的循环可能会导致不必要的开销(如每次都调用 get()),此时应考虑采用 Iterator 迭代器或者 foreach 来优化。 总结来说: 如果只是单纯地对所有元素做一次完整的扫描,二者差异不大,但如果涉及到大量的中间位置存取、增删等变动情况下的局部处理,那么选择合适的容器类型就变得尤为重要了——通常情况下,当您预计到将有大量的非末端修改动作发生时建议优先选用 `LinkedList` ,反之则推荐使用更为常见的 `ArrayList`.
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