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ArrayList集合詳解

更新時(shí)間:2020-07-08 來源:黑馬程序員 瀏覽量:


1、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)

ArrayList底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一個(gè)數(shù)組,查詢元素速度快,增刪速度稍慢  

2、幾個(gè)概念:
(1)DEFAULT_CAPACITY:表示數(shù)組的初始大小,默認(rèn)10
(2)size: 表示當(dāng)前數(shù)組的大小
(3)modCount: 統(tǒng)計(jì)當(dāng)前數(shù)組元素被修改的次數(shù),只要修改,就+1

3.空參構(gòu)造方法初始化

public ArrayList() {
  //實(shí)際大小為{},長度為0的數(shù)組
         this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
     }
說明: ArrayList無參構(gòu)造方法初始化時(shí),默認(rèn)大小是空數(shù)組,并不是大家常說的10,
10是在第一次add的時(shí)候擴(kuò)容的數(shù)組容量值.

4、第一次添加元素?cái)U(kuò)容原理

public boolean add(E e) {
  //確保數(shù)組大小是否足夠,不夠執(zhí)行擴(kuò)容,size為當(dāng)前數(shù)組的大小
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
  //直接把元素e保存到數(shù)組中
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
 //如果是空數(shù)組{}
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
  //在最小容量minCapacity和DEFAULT_CAPACITY(10)選擇一個(gè)較大的值
        return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }
    return minCapacity;
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
 //記錄修改次數(shù)
    modCount++;
 //如果我們期望的最小容量>數(shù)組目前的長度就擴(kuò)容
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}
private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
 //oldCapacity >> 1: 是把oldCapacity/2的意思
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
 //如果擴(kuò)容后的值<我們期望的值,擴(kuò)容后的值等于我們期望的值
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
 //如果擴(kuò)容后的值>jvm所能分配的數(shù)組的最大值,那么就用Integer的最大值
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    //通過復(fù)制數(shù)組擴(kuò)容
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}


注意:
1.擴(kuò)容的規(guī)則并不是翻倍,是原來容量大小的1.5倍
2.ArrayList中數(shù)組的最大長度是Integer.MAX_VALUE,超過這個(gè)值,JVM就不會給數(shù)組分配內(nèi)存空間了
3.新增元素時(shí),并沒有對值進(jìn)行嚴(yán)格的校驗(yàn),所以ArrayList是允許null值的

LinkeList集合

1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn):

LinkedList底層數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)是一個(gè)雙向鏈表,鏈表中的每個(gè)節(jié)點(diǎn)都可以查找前一個(gè)節(jié)點(diǎn)或者向后查找后一個(gè)節(jié)點(diǎn)

2.幾個(gè)概念:

(1)鏈表每個(gè)節(jié)點(diǎn)叫做Node,Node有prev屬性,代表前一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址,next屬性代表后一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址
(2)first是雙向鏈表的頭節(jié)點(diǎn),它的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)是null
(3)last是雙向鏈表的尾節(jié)點(diǎn),它的后一個(gè)節(jié)點(diǎn)是null
(4)鏈表中如果沒有數(shù)據(jù),first和last都null
(5)因?yàn)槭请p向鏈表,只要內(nèi)存空間足夠大,鏈表的大小是沒有限制的

3.鏈表中的元素(節(jié)點(diǎn))叫做Node,是LinkedList集合的私有靜態(tài)內(nèi)部類,代碼如下:

private static class Node<E> {
        E item;//節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)
        Node<E> next;//下一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址
        Node<E> prev;//前一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址
  //初始化參數(shù)順序是: 前一個(gè)節(jié)點(diǎn)地址,節(jié)點(diǎn)本身的數(shù)據(jù),后一個(gè)節(jié)點(diǎn)地址
        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    }


4.add添加節(jié)點(diǎn)(從鏈表尾部添加)

public boolean add(E e) {
 linkLast(e);
 return true;//鏈表節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)可以重復(fù),所以add方法始終返回true
}
//從尾部添加節(jié)點(diǎn)
void linkLast(E e) {
 //把尾節(jié)點(diǎn)地址存儲在l中
    final Node<E> l = last;
 //創(chuàng)建新的節(jié)點(diǎn),參數(shù)含義如下
 //l是新節(jié)點(diǎn)的前一個(gè)節(jié)點(diǎn)的地址,當(dāng)前值是尾節(jié)點(diǎn)地址值
 //e是當(dāng)前新增節(jié)點(diǎn)中保存的數(shù)據(jù),當(dāng)前新增節(jié)點(diǎn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)是null,因?yàn)槭窃谀┪蔡砑?    final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
 //last指向新增節(jié)點(diǎn)(新增節(jié)點(diǎn)作為尾節(jié)點(diǎn))
    last = newNode;
 //如果鏈表為空(第一次添加節(jié)點(diǎn))(l是尾節(jié)點(diǎn),尾節(jié)點(diǎn)為空,鏈表即空),頭部和尾部都是指向同一個(gè)節(jié)點(diǎn),都是新建的節(jié)點(diǎn)
    if (l == null)
        first = newNode;
    else
  //鏈表不是空(非第一次添加節(jié)點(diǎn)),把添加新節(jié)點(diǎn)之前的尾節(jié)點(diǎn)的下一個(gè)節(jié)點(diǎn)指向新添加的節(jié)點(diǎn)
        l.next = newNode;
 //節(jié)點(diǎn)數(shù)+1
    size++;
 //鏈表的實(shí)際修改次數(shù)+1
    modCount++;
}


5.get(int index)查詢節(jié)點(diǎn)

public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);//檢查索引值是否越界
        return node(index).item;
    }
 private void checkElementIndex(int index) {
        if (!isElementIndex(index))
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
    }
 private boolean isElementIndex(int index) {
        return index >= 0 && index < size;
    }


核心根據(jù)索引獲取節(jié)點(diǎn)數(shù)據(jù)的方法
鏈表查詢某個(gè)節(jié)點(diǎn)是比較慢的,需要挨個(gè)查找才可以

根據(jù)鏈表索引位置查詢元素

Node<E> node(int index) {
    //如果index處于鏈表的前半部分,從頭開始查,size>>1 是 size/2的意思
 if (index < (size >> 1)) {
  
        Node<E> x = first;
  //知道for循環(huán)到index的前一個(gè)node停止
        for (int i = 0; i < index; i++)    
            x = x.next;
        return x;
    } else {
  //如果index處于鏈表的后半部分,從尾開始查
        Node<E> x = last;
  //知道for循環(huán)到index的后一個(gè)node停止
        for (int i = size - 1; i > index; i--)
            x = x.prev;
        return x;
    }
}



從源碼中發(fā)現(xiàn),LinkedList并沒有采用從頭循環(huán)到尾的做法,而是采取了簡單二分查找法,首先看index是在鏈表的左半部分還是右半部分。如果是在左半部分,就從左側(cè)開始找,如果實(shí)在鏈表的有伴部分,就從右側(cè)開始找。這種方式,循環(huán)的次數(shù)至少降低了一半,提高查詢性能。

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