java基础解析系列(十)---ArrayList和LinkedList源码及使用分析

java基础解析系列(十)---ArrayList和LinkedList源码及使用分析

目录

• java基础解析系列(一)---String、StringBuffer、StringBuilder
• java基础解析系列(二)---Integer缓存及装箱拆箱
• java基础解析系列(三)---HashMap原理
• java基础解析系列(四)---LinkedHashMap的原理及LRU算法的实现
• java基础解析系列(五)---HashMap并发下的问题以及HashTable和CurrentHashMap的区别
• java基础解析系列(六)---注解原理及使用
• java基础解析系列(七)---ThreadLocal原理分析
• java基础解析系列(八)--fail-fast机制及CopyOnWriteArrayList的原理
• 这是我的博客目录，欢迎阅读

ArrayList

成员变量

• 数组元素

111     private transient Object[] elementData;

• 数组中元素的个数

118     private int size;

构造方法

• 初始化容量为10

Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
137
138     public ArrayList() {
139         this(10);
140     }

• 可以设置初始容量

127     public ArrayList(int initialCapacity) {
128         super();
129         if (initialCapacity < 0)
130             throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
131                                                initialCapacity);
132         this.elementData = new Object[initialCapacity];
133     }

ensureCapacity方法

178     public void ensureCapacity(int minCapacity) {
179         modCount++;
180         int oldCapacity = elementData.length;
181         if (minCapacity > oldCapacity) {
182             Object oldData[] = elementData;
183             int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;
184             if (newCapacity < minCapacity)
185                 newCapacity = minCapacity;
186             // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
187             elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
188         }
189     }

• 181行，判断minCapacoty是否大于elementData数组的长度
• 如果181结果为true，183行设置新的容量为旧的容量*3/2+1
• 187行进行扩容，创建一个新容量的数组，然后将旧的数组元素复制到新数组中

顺序add方法

377     public boolean add(E e) {
378         ensureCapacity(size + 1);  // Increments modCount!!
379         elementData[size++] = e;
380         return true;
381     }

• 378行执行ensureCapacity方法，看插入一个元素后是否需要扩容
• 379行，将待添加元素放置到下标size的位置,size+1

指定index的add方法

392     public void add(int index, E element) {
393         rangeCheckForAdd(index);
394
395         ensureCapacity(size+1);  // Increments modCount!!
396         System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
397                          size - index);
398         elementData[index] = element;
399         size++;
400     }

• 393执行rangeCheckForAdd方法

577     private void rangeCheckForAdd(int index) {
578         if (index > size || index < 0)
579             throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
580     }

• rangeCheckForAdd方法判断index是否超出范围或者小于0
• 395执行ensureCapacity方法看是否需要扩容
• 396行将index开始的元素全部往后移动一位
• 然后设置index位置的元素为插入元素

remove方法

411     public E remove(int index) {
412         rangeCheck(index);
413
414         modCount++;
415         E oldValue = elementData(index);
416
417         int numMoved = size - index - 1;
418         if (numMoved > 0)
419             System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
420                              numMoved);
421         elementData[--size] = null; // Let gc do its work
422
423         return oldValue;
424     }

• 412行rangeCheck看传入的index是否在范围之内

569     private void rangeCheck(int index) {
570         if (index >= size)
571             throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
572     }

• 415通过下标获得该元素
• 419行进行数组的移动，elementData数组中位置在 index+1 到 index+numMoved-1 之间的组件被分别复制到elementData数组中的 index 到 index+numMoved-1 位置。
• 把index后面的元素向前移动一位后，将size-1的位置设置为null，方便gc

get方法

348     public E get(int index) {
349         rangeCheck(index);
350
351         return elementData(index);
352     }

• 349行查找index是否超出范围
• 351直接通过坐标从数组中返回

LinkedList

成员变量

95     private transient Entry<E> header = new Entry<E>(null, null, null);
96     private transient int size = 0;

• 95行head为一个头结点
• size为链表大小

构造方法

101    public LinkedList() {
102        header.next = header.previous = header;
103    }

• 102行将header的前节点和后节点设置为header本身,从这里也可以看出这是一个双向链表

add方法

214    public boolean add(E e) {
215        addBefore(e, header);
216        return true;
217    }

• 215行执行addBefore方法

794    private Entry<E> addBefore(E e, Entry<E> entry) {
795        Entry<E> newEntry = new Entry<E>(e, entry, entry.previous);
796        newEntry.previous.next = newEntry;
797        newEntry.next.previous = newEntry;
798        size++;
799        modCount++;
800        return newEntry;
801    }

• 795行创建一个新的节点
• 796行和797行修改节点的指针，将新节点放入链表

get方法

331    public E get(int index) {
332        return entry(index).element;
333    }

• 执行entry方法

380    private Entry<E> entry(int index) {
381        if (index < 0 || index >= size)
382            throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+
383                                                ", Size: "+size);
384        Entry<E> e = header;
385        if (index < (size >> 1)) {
386            for (int i = 0; i <= index; i++)
387                e = e.next;
388        } else {
389            for (int i = size; i > index; i--)
390                e = e.previous;
391        }
392        return e;
393    }

• 从这个方法可以看出并不是就是从前往后一个一个寻找，而是先将size>>1也就是将size除以2，看此时要查看的下标是小于还是大于这个数，如果小于这个数，说明位于链表中点的前面，用next指针寻找，正向寻找，反之用previous指针来寻找，这样可以减少遍历的次数
• 不过不能像ArrayList通过index直接定位，还是要一个一个寻找

remove方法

232    public boolean remove(Object o) {
233        if (o==null) {
234            for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) {
235                if (e.element==null) {
236                    remove(e);
237                    return true;
238                }
239            }
240        } else {
241            for (Entry<E> e = header.next; e != header; e = e.next) {
242                if (o.equals(e.element)) {
243                    remove(e);
244                    return true;
245                }
246            }
247        }
248        return false;
249    }

• 可以看到，从前往后遍历，找到Object o后执行remove方法

803    private E remove(Entry<E> e) {
804        if (e == header)
805            throw new NoSuchElementException();
806
807        E result = e.element;
808        e.previous.next = e.next;
809        e.next.previous = e.previous;
810        e.next = e.previous = null;
811        e.element = null;
812        size--;
813        modCount++;
814        return result;
815    }

• 删除这个节点后，重新调整链表

总结与对比

• 效率方面，这两个集合对应数据结构中的两个线性表，一个数组一个链表，数组可以通过下标可以快速定位元素，所以自然查找和修改效率高。链表不能快速定位元素，只能一个一个找，所以自然查找效率没有数组快，而链表的优势在于他能快速插入快速删除因为只需修改一下节点的指针就可以，不需要像ArrayList移动元素。
• 容量方面，因为数组是有容量的，所以当容量不足的时候，需要扩容，扩容后就以为者需要进行一次复制，所以如果使用ArrayList的时候，要初始化一个合适的容量，避免扩容的开销。而链表就没有大小限制，插入一个元素，只要插入一个节点就行了
• 编程世界里面，同一个问题会有很多的方案，有优点也会一定会有缺点，只是在哪种场景下，优点大于缺点罢了

我觉得分享是一种精神，分享是我的乐趣所在，不是说我觉得我讲得一定是对的，我讲得可能很多是不对的，但是我希望我讲的东西是我人生的体验和思考，是给很多人反思，也许给你一秒钟、半秒钟，哪怕说一句话有点道理，引发自己内心的感触，这就是我最大的价值。（这是我喜欢的一句话，也是我写博客的初衷）

作者：jiajun 出处： http://www.cnblogs.com/-new/

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