java集合之ArrayList(1)

最新推荐文章于 2022-07-06 14:59:04 发布

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文章标签： java

原文链接：http://www.cnblogs.com/dengyu/p/10027534.html

本文深入解析Java容器体系，包括各种接口、实现类及其关系。详细介绍了List、Set、Map等容器的特点，重点分析了ArrayList的底层实现及动态扩容机制。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

java容器接口类图

注：Map接口没有继承自Collection接口，因为Map表示的是关联式容器而不是集合。但Java为我们提供了从Map转换到Collection的方法，可以方便的将Map切换到集合视图。
上图中提供了Queue接口，却没有Stack，这是因为Stack的功能已被JDK 1.6引入的Deque取代。

接口实现

		implementations
		Hash Table	Resizable Array	balanced tree	Linked List	Hash Table + Linked List
interface	set	HashSet		TreeSet		LinkedHashSet
	list		ArrayList		LinkedList
	deque(双向队列)		ArrayDeque		LinkedDeque
	map	HashMap		TreeMap		LinkedHashMap

ArratList介绍

arrayList实现了List接口，底层实现采用了数组，是顺序容器(存的顺序和取出来的顺序是一致的)，该容器未实现同步(即线程不安全的容器),这点和vector不同。。每个ArrayList都有一个容量（capacity）默认情况为10，表示底层数组的实际大小，容器内存储元素的个数不能多于当前容量。当向容器中添加元素时，如果容量不足，容器会自动增大底层数组的大小。前面已经提过，Java泛型只是编译器提供的语法糖，所以这里的数组是一个Object数组，以便能够容纳任何类型的对象。

方法剖析

size(), isEmpty(), get(), set()方法均能在常数时间内完成，add()方法的时间开销跟插入位置有关，addAll()方法的时间开销跟添加元素的个数成正比。

主要说明下add()和addAll()方法

由于在新增元素时，ArrayList的容量(capacity)可能不够，所以会涉及到动态扩容

1.扩容时机

首先来看add方法

public boolean add(E e){
    ensureCapacityInternal(size + 1);
    elementData[size++] = e;
    return true;
}

View Code

可以看到，检验容器容量的函数ensureCapacityInternal的入参是size+1

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }

        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

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

        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

View Code

可以看到，获取的是size+1的长度和capacity中的最大值，如果minCapacity>当前容器数据的长度，则扩容(即如果容器capacity=10，当插入第九个元素的时候就会扩容，而不是等到第10个元素)

一下是扩容的实现代码(扩容后的长度为之前的1.5倍)，扩容后将原数组的值复制到扩容的的数组中，之前的数组等待垃圾回收释放。

private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        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);
    }