上次被 ArrayList 锤了一拳后,LinkedList 很不服气,做出最后一击(1)-阿里云开发者社区

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上次被 ArrayList 锤了一拳后,LinkedList 很不服气,做出最后一击(1)

简介: 上次被 ArrayList 锤了一拳后,LinkedList 很不服气,做出最后一击
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这是《Java 程序员进阶之路》专栏的第 61 篇,我们来继续探讨 ArrayList 和 LinkedList,这一篇比上一篇更深入、更全面,源码讲解、性能考量,方方面面都有涉及到了。


首先必须得感谢大家,《Java 程序员进阶之路》在 GitHub 上已经突破 400 个星标了,感谢感谢,还没 star 的赶紧安排一波了,冲击 500 星标了。


https://github.com/itwanger/toBeBetterJavaer

目前已更新或计划更新的内容,绿色✅的是已经更新的。


image.png


01、ArrayList 是如何实现的?


ArrayList 实现了 List 接口,继承了 AbstractList 抽象类。


image.png


底层是基于数组实现的,并且实现了动态扩容


public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    transient Object[] elementData;
    private int size;
}



ArrayList 还实现了 RandomAccess 接口,这是一个标记接口:


public interface RandomAccess {

}



内部是空的,标记“实现了这个接口的类支持快速(通常是固定时间)随机访问”。快速随机访问是什么意思呢?就是说不需要遍历,就可以通过下标(索引)直接访问到内存地址。


public E get(int index) {
    Objects.checkIndex(index, size);
    return elementData(index);
}
E elementData(int index) {
    return (E) elementData[index];
}



ArrayList 还实现了 Cloneable 接口,这表明 ArrayList 是支持拷贝的。ArrayList 内部的确也重写了 Object 类的 clone() 方法。


public Object clone() {
    try {
        ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();
        v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
        v.modCount = 0;
        return v;
    } catch (CloneNotSupportedException e) {
        // this shouldn't happen, since we are Cloneable
        throw new InternalError(e);
    }
}



ArrayList 还实现了 Serializable 接口,同样是一个标记接口:


public interface Serializable {

}



内部也是空的,标记“实现了这个接口的类支持序列化”。序列化是什么意思呢?Java 的序列化是指,将对象转换成以字节序列的形式来表示,这些字节序中包含了对象的字段和方法。序列化后的对象可以被写到数据库、写到文件,也可用于网络传输。


眼睛雪亮的小伙伴可能会注意到,ArrayList 中的关键字段 elementData 使用了 transient 关键字修饰,这个关键字的作用是,让它修饰的字段不被序列化。


这不前后矛盾吗?一个类既然实现了 Serilizable 接口,肯定是想要被序列化的,对吧?那为什么保存关键数据的 elementData 又不想被序列化呢?


这还得从 “ArrayList 是基于数组实现的”开始说起。大家都知道,数组是定长的,就是说,数组一旦声明了,长度(容量)就是固定的,不能像某些东西一样伸缩自如。这就很麻烦,数组一旦装满了,就不能添加新的元素进来了。


ArrayList 不想像数组这样活着,它想能屈能伸,所以它实现了动态扩容。一旦在添加元素的时候,发现容量用满了 s == elementData.length,就按照原来数组的 1.5 倍(oldCapacity >> 1)进行扩容。扩容之后,再将原有的数组复制到新分配的内存地址上 Arrays.copyOf(elementData, newCapacity)。


private void add(E e, Object[] elementData, int s) {
    if (s == elementData.length)
        elementData = grow();
    elementData[s] = e;
    size = s + 1;
}
private Object[] grow() {
    return grow(size + 1);
}
private Object[] grow(int minCapacity) {
    int oldCapacity = elementData.length;
    if (oldCapacity > 0 || elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
        int newCapacity = ArraysSupport.newLength(oldCapacity,
                minCapacity - oldCapacity, /* minimum growth */
                oldCapacity >> 1           /* preferred growth */);
        return elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    } else {
        return elementData = new Object[Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)];
    }
}



动态扩容意味着什么?大家伙想一下。嗯,还是我来告诉大家答案吧,有点迫不及待。


意味着数组的实际大小可能永远无法被填满的,总有多余出来空置的内存空间。


比如说,默认的数组大小是 10,当添加第 11 个元素的时候,数组的长度扩容了 1.5 倍,也就是 15,意味着还有 4 个内存空间是闲置的,对吧?


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