从图中可以看出,ArrayList与LinkedList都是List接口的实现类,因此都实现了List的所有未实现的方法,只是实现的方式有所不同,(从中可以看出面向接口的好处, 对于不同的需求就有不同的实现!),而List接口继承了Collection接口,Collection接口又继承了Iterable接口,因此可以看出List同时拥有了Collection与Iterable接口的特性.
ArrayList是List接口的可变数组的实现。实现了所有可选列表操作,并允许包括 null 在内的所有元素。除了实现 List 接口外,此类还提供一些方法来操作内部用来存储列表的数组的大小。
每个ArrayList实例都有一个容量,该容量是指用来存储列表元素的数组的大小。它总是至少等于列表的大小。随着向ArrayList中不断添加元素,其容量也自动增长。自动增长会带来数据向新数组的重新拷贝,因此,如果可预知数据量的多少,可在构造ArrayList时指定其容量。在添加大量元素前,应用程序也可以使用ensureCapacity操作来增加ArrayList实例的容量,这可以减少递增式再分配的数量。
注意,此实现 不是同步 的。如果多个线程同时访问一个ArrayList实例,而其中至少一个线程从结构上修改了列表,那么它必须保持外部同步。这通常是通过同步那些用来封装列表的对象来实现的。但如果没有这样的对象存在,则该列表需要运用{@link Collections#synchronizedList Collections.synchronizedList}来进行“包装”,该方法最好是在创建列表对象时完成,为了避免对列表进行突发的非同步操作。
List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(...));
建议在单线程中才使用ArrayList,而在多线程中可以选择Vector或者CopyOnWriteArrayList。
数组有个明显的特点就是它的容量是 固定不变 的,一旦数组被创建则容量则无法改变。所以在往数组中添加指定元素前,首先要考虑的就是其容量是否饱和。
若接下来的添加操作会时数组中的元素超过其容量,则必须对其进行 扩容 操作。受限于数组容量固定不变的特性,扩容的本质其实就是创建一个 容量更大 的新数组,再将旧数组的元素 复制 到新数组当中去。
这里以 ArrayList 的 添加操作为例,来看下 ArrayList 内部数组扩容的过程。
public boolean add(E e) { // 关键 -> 添加之前,校验容量 ensureCapacityInternal(size + 1); // 修改 size,并在数组末尾添加指定元素 elementData[size++] = e; return true; }
可以发现 ArrayList 在进行添加操作前,会检验内部数组容量并 选择性地 进行数组扩容。在 ArrayList 中,通过私有方法 ensureCapacityInternal 来进行数组的扩容操作。下面来看具体的实现过程:
// 内部数组的默认容量 private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; // 空的内部数组 private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; // 关键 -> minCapacity = seize+1,即表示执行完添加操作后,数组中的元素个数 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { // 判断内部数组是否为空 if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) { // 设置数组最小容量(>=10) minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } ensureExplicitCapacity(minCapacity); }
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; // 判断结果为 true,则表示接下来的添加操作会导致元素数量超出数组容量 if (minCapacity - elementData.length > 0){ // 真正的扩容操作 grow(minCapacity); } }
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8; private void grow(int minCapacity) { int oldCapacity = elementData.length; // 关键-> 容量扩充公式 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 针对新容量的一系列判断 if (newCapacity - minCapacity < 0){ newCapacity = minCapacity; } if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0){ newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); } // 关键 -> 复制旧数组元素到新数组中去 elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); } private static int hugeCapacity(int minCapacity) { if (minCapacity < 0){ throw new OutOfMemoryError(); } return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE; }
关于 ArrayList 扩容操作,整个过程如下图:
如上图所示,LinkedList底层使用的双向链表结构,有一个头结点和一个尾结点,双向链表意味着我们可以从头开始正向遍历,或者是从尾开始逆向遍历,并且可以针对头部和尾部进行相应的操作。
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; } }
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觉得优于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。