码迷，mamicode.com
首页 > 其他好文 > 详细

ArrayList原理解析

时间：2017-07-03 21:02:52      阅读：320      评论：0      收藏：0      [点我收藏+]

标签：func   1.7   下标   扩容   手工   count   family   tom   mono   

简介

ArrayList就是动态数组，用MSDN中的说法，就是Array的复杂版本，它提供了动态的增加和减少元素，实现了ICollection和IList接口，灵活的设置数组的大小等好处

有图有码

图为手工画的，有点丑见谅 _！

  1. 初始化集合ArrayList list = new ArrayList();
    因为使用无参构造时候集合容器为空，所以无任何空位。
  2. 第一次添加元素 add("a") 第一次添加元素时候，检测容器为空，根据默认容量10进行初始化容器。然后将元素放置到第一个空位中。 初始化容器：技术分享
    增加一个元素：技术分享
  3. 第十一次添加元素 add("k") 第十一次添加元素，发现元素超出容量，所以进行一次扩容，扩容后的大小为原容量加原容量的二分之一，即为15；然后将元素放置到第是一个空位中。
    增加容量：技术分享
    增加一个元素：技术分享
  4. 移除期中一个元素 remove(3) 移除第三个元素，将数组从第四个元素到最后一个元素放置到第三个元素开始到最后，然后将数组的最后一位元素设为null。 技术分享

源码分析

构造方法

//无参构造方法，初始化elementData为{}
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
//元素数组
transient Object[] elementData;
//集合大小
private int size;
//默认容量
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
//指定容量大小的构造方法
 public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) {
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }
//带有初始化数据的构造
 public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        elementData = c.toArray();
        if ((size = elementData.length) != 0) {
            // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
            // 因为c.toArray返回的不一定为Object[]
            // 如Object[] objs = new String[]{""};
            // objs[0]=new Object();//java.lang.ArrayStoreException: java.lang.Object
            //经测试 在1.8被修复了^_^
            if (elementData.getClass() != Object[].class)
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
        } else {
            // replace with empty array.
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    }

方法及源码

  • add
//增加一个元素
public boolean add(E e) {
        //确保有空余的容量，否则则增加容量
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
//指定位置插入一个元素
public void add(int index, E element) {
        //检测下标是否越界，否则 throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
        rangeCheckForAdd(index);
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        //拷贝数组，为新元素腾出一个空位
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                         size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }
//确保有空余的容量，否则则增加容量
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
//如果集合为空，则取默认和当前size+1较大的值
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }

        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }
//判断当前容量是否够用
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)          
            //增加容量
            grow(minCapacity);
    }
//增加容量
private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        //新容量=原来大小+原来大小/2，也就是说扩容原来大小的一半。
        //备注： x>>1=x/2
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        //如果新容量还不够用，设容量为所需容量
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        //如过所需容量大于最大容量Integer.MAX_VALUE - 8,则设置超大容量
        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);
    }
//设置超大容量，capacity=Integer.MAX_VALUE=2147483647    
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }
  • remove
//首先根据对象循环对比，找出第一个相等的对象的下标
//然后通过fastRemove方法进行快速移除
public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (elementData[index] == null) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        } else {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (o.equals(elementData[index])) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        }
        return false;
    }
//根据下标进行移除，返回被移除的元素
public E remove(int index) {
        //检查下标是否越界
        rangeCheck(index);

        modCount++;
        E oldValue = elementData(index);
        //计算出要拷贝的对象个数
        int numMoved = size - index - 1;
         //移除的原理就是将指定下标的后面元素全部向前移动一步，将末端元素设为null
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work

        return oldValue;
    }
//快速移除方法
private void fastRemove(int index) {
        modCount++;
        int numMoved = size - index - 1;
        //移除的原理就是将指定下标的后面元素全部向前移动一步，将末端元素设为null
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
    }
  • get
public E get(int index) {
        //检测下标是否越界
        rangeCheck(index);

        return elementData(index);
    }
  • set
//修改某个下标的元素
public E set(int index, E element) {
        //检测下标是否越界
        rangeCheck(index);
        //获取老的元素
        E oldValue = elementData(index);
        //赋值新的元素
        elementData[index] = element;
        return oldValue;
    }
  • clear
//清楚集合，循环元素，将每个元素设置为null
public void clear() {
        modCount++;

        // clear to let GC do its work
        for (int i = 0; i < size; i++)
            elementData[i] = null;

        size = 0;
    }

总结

通过源码分析，ArrayList集合就是通过System.arraycopy方法将普通数组Object[]包装为一个动态数组，实现数组的增删改查。

  • 优点
    1、修改元素和通过下标查询元素效率高
    2、集合是有顺序的
  • 缺点
    1、删除元素效率低，因为要通过拷贝数组来实现
    2、大量新增效率低，因为大量新增的时候要不断进行扩容和数组的拷贝
    3、清除集合效率低，因为清除功能是通过循环数组进行清除的
    4、移除元素后，容量有大量剩余，需要手动调用trimToSize进行清理

其他

1、使用时候如果知道预期容量，建议设定容量，避免不断扩容影响效率。
2、建议改进清除操作，避免使用循环进行清除。

参考

技术分享

更多文章请关注微信 ！！！！！！

简介

ArrayList就是动态数组，用MSDN中的说法，就是Array的复杂版本，它提供了动态的增加和减少元素，实现了ICollection和IList接口，灵活的设置数组的大小等好处

有图有码

图为手工画的，有点丑见谅 _！

  1. 初始化集合ArrayList list = new ArrayList();
    因为使用无参构造时候集合容器为空，所以无任何空位。
  2. 第一次添加元素 add("a") 第一次添加元素时候，检测容器为空，根据默认容量10进行初始化容器。然后将元素放置到第一个空位中。 初始化容器：技术分享
    增加一个元素：技术分享
  3. 第十一次添加元素 add("k") 第十一次添加元素，发现元素超出容量，所以进行一次扩容，扩容后的大小为原容量加原容量的二分之一，即为15；然后将元素放置到第是一个空位中。
    增加容量：技术分享
    增加一个元素：技术分享
  4. 移除期中一个元素 remove(3) 移除第三个元素，将数组从第四个元素到最后一个元素放置到第三个元素开始到最后，然后将数组的最后一位元素设为null。 技术分享

源码分析

构造方法

//无参构造方法，初始化elementData为{}
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
//元素数组
transient Object[] elementData;
//集合大小
private int size;
//默认容量
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
//指定容量大小的构造方法
 public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) {
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }
//带有初始化数据的构造
 public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        elementData = c.toArray();
        if ((size = elementData.length) != 0) {
            // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
            // 因为c.toArray返回的不一定为Object[]
            // 如Object[] objs = new String[]{""};
            // objs[0]=new Object();//java.lang.ArrayStoreException: java.lang.Object
            //经测试 在1.8被修复了^_^
            if (elementData.getClass() != Object[].class)
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
        } else {
            // replace with empty array.
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    }

方法及源码

  • add
//增加一个元素
public boolean add(E e) {
        //确保有空余的容量，否则则增加容量
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
//指定位置插入一个元素
public void add(int index, E element) {
        //检测下标是否越界，否则 throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
        rangeCheckForAdd(index);
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        //拷贝数组，为新元素腾出一个空位
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                         size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }
//确保有空余的容量，否则则增加容量
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
//如果集合为空，则取默认和当前size+1较大的值
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }

        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }
//判断当前容量是否够用
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)          
            //增加容量
            grow(minCapacity);
    }
//增加容量
private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        //新容量=原来大小+原来大小/2，也就是说扩容原来大小的一半。
        //备注： x>>1=x/2
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        //如果新容量还不够用，设容量为所需容量
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        //如过所需容量大于最大容量Integer.MAX_VALUE - 8,则设置超大容量
        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);
    }
//设置超大容量，capacity=Integer.MAX_VALUE=2147483647    
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }
  • remove
//首先根据对象循环对比，找出第一个相等的对象的下标
//然后通过fastRemove方法进行快速移除
public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (elementData[index] == null) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        } else {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (o.equals(elementData[index])) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        }
        return false;
    }
//根据下标进行移除，返回被移除的元素
public E remove(int index) {
        //检查下标是否越界
        rangeCheck(index);

        modCount++;
        E oldValue = elementData(index);
        //计算出要拷贝的对象个数
        int numMoved = size - index - 1;
         //移除的原理就是将指定下标的后面元素全部向前移动一步，将末端元素设为null
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work

        return oldValue;
    }
//快速移除方法
private void fastRemove(int index) {
        modCount++;
        int numMoved = size - index - 1;
        //移除的原理就是将指定下标的后面元素全部向前移动一步，将末端元素设为null
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
    }
  • get
public E get(int index) {
        //检测下标是否越界
        rangeCheck(index);

        return elementData(index);
    }
  • set
//修改某个下标的元素
public E set(int index, E element) {
        //检测下标是否越界
        rangeCheck(index);
        //获取老的元素
        E oldValue = elementData(index);
        //赋值新的元素
        elementData[index] = element;
        return oldValue;
    }
  • clear
//清楚集合，循环元素，将每个元素设置为null
public void clear() {
        modCount++;

        // clear to let GC do its work
        for (int i = 0; i < size; i++)
            elementData[i] = null;

        size = 0;
    }

总结

通过源码分析，ArrayList集合就是通过System.arraycopy方法将普通数组Object[]包装为一个动态数组，实现数组的增删改查。

  • 优点
    1、修改元素和通过下标查询元素效率高
    2、集合是有顺序的
  • 缺点
    1、删除元素效率低，因为要通过拷贝数组来实现
    2、大量新增效率低，因为大量新增的时候要不断进行扩容和数组的拷贝
    3、清除集合效率低，因为清除功能是通过循环数组进行清除的
    4、移除元素后，容量有大量剩余，需要手动调用trimToSize进行清理

其他

1、使用时候如果知道预期容量，建议设定容量，避免不断扩容影响效率。
2、建议改进清除操作，避免使用循环进行清除。

参考

ArrayList原理解析

标签：func   1.7   下标   扩容   手工   count   family   tom   mono   

原文地址：http://www.cnblogs.com/mvilplss/p/7112725.html
踩
(0)
赞
(0)
   
举报
评论 一句话评论（0）
登录后才能评论！
分享档案
更多>
2021年07月29日 (22)
2021年07月28日 (40)
2021年07月27日 (32)
2021年07月26日 (79)
2021年07月23日 (29)
2021年07月22日 (30)
2021年07月21日 (42)
2021年07月20日 (16)
2021年07月19日 (90)
2021年07月16日 (35)
周排行
mamicode.com排行更多图片
更多
友情链接
兰亭集智   国之画   百度统计   站长统计   阿里云   chrome插件   新版天听网
关于我们 - 联系我们 - 留言反馈
© 2014 mamicode.com 版权所有  联系我们:gaon5@hotmail.com
迷上了代码！