ArrayList是什么

发布时间:2021-06-21 14:08:48 作者:chen
来源:亿速云 阅读:323

本篇内容介绍了“ArrayList是什么”的有关知识,在实际案例的操作过程中,不少人都会遇到这样的困境,接下来就让小编带领大家学习一下如何处理这些情况吧!希望大家仔细阅读,能够学有所成!

目录

一、ArrayList 了解过吗?它是啥?有啥用?

众所周知,Java 集合框架拥有两大接口 CollectionMap,其中,Collection 麾下三生子 ListSetQueueArrayList 就实现了 List 接口,其实就是一个数组列表,不过作为 Java 的集合框架,它只能存储对象引用类型,也就是说当我们需要装载的数据是诸如 intfloat 等基本数据类型的时候,必须把它们转换成对应的包装类。

ArrayList 的底层实现是一个 Object 数组:

ArrayList是什么

既然它是基于数组实现的,数组在内存空间中是连续分配的,那必然查询速率非常快,不过当然也肯定逃不过增删效率低的缺陷。

另外,和 ArrayList 一样同样实现了 List 接口的、我们比较常用的还有 LinkedListLinkedList 比较特殊,它不仅实现了 List 接口,还实现了 Queue 接口,所以你可以看见 LinkedList 经常被当作队列使用:

Queue<Integer> queue = new LinkedList<>();

LinkedList 人如其名,它的底层自然是基于链表的,而且还是个双向链表。链表的特性和数组正好是反的,由于没有索引,所以查询效率低,但是增删速度快。

ArrayList是什么

二、ArrayList 如何指定底层数组大小的

OK,首先,既然咱真正存储数据的地方是数组,那我们初始化 ArrayList 的时候自然要给数组分配一个大小,开辟一个内存空间。我们先来看看 ArrayList 的无参构造函数:

ArrayList是什么

可以看到,它为底层的 Object 数组也就是 elementData 赋值了一个默认的空数组 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA。也就是说,使用无参构造函数初始化 ArrayList 后,它当时的数组容量为 0 。

这给咱初始化一个容量为 0 的数组有啥用?啥也存不了啊?别急,如果使用了无参构造函数来初始化 ArrayList, 只有当我们真正对数据进行添加操作 add 时,才会给数组分配一个默认的初始容量 DEFAULT_CAPACITY = 10。看下图:

ArrayList是什么

说完了无参构造,ArrayList 的有参构造函数就是中规中矩了,按照用户传入的大小开辟数组空间:

ArrayList是什么

三、数组的大小一旦被规定就无法改变

 ArrayList 是怎么对底层数组进行扩容的?

ArrayList 的底层实现是 Object 数组,我们知道,数组的大小一旦被规定就无法改变。那如果我们不断的往里面添加数据的话,ArrayList 是如何进行扩容的呢?或者说 ArrayList 是如何实现存放任意数量对象的呢?

OK,扩容发生在啥时候?那肯定是我们往数组中新加入一个元素但是发现数组满了的时候。没错,我们去 add 方法中看看 ArrayList 是怎么做扩容的:

ArrayList是什么

ensureExplicitCapacity 判断是否需要进行扩容,很显然,grow 方法是扩容的关键:

ArrayList是什么

说实话,别的都不用看了,看上面图中的黄色框框就知道 ArrayList 是怎么扩容的了:扩容后的数组长度 = 当前数组长度 + 当前数组长度 / 2。最后使用 Arrays.copyOf 方法直接把原数组中的数组 copy 过来,需要注意的是,Arrays.copyOf 方法会创建一个新数组然后再进行拷贝。

举个例子画个图来演示一下:

ArrayList是什么

四、ArrayList 具体是怎么添加数据的

OK,add 方法我们刚刚讲了一半,添加数据前会先判断一下是否需要扩容,真正的添加数据的操作在下半部分:

ArrayList是什么

先讲下 add(int index, E element) 这个方法的含义,就是在指定索引 index 处插入元素 element。比如说 ArrayList.add(0, 3),意思就是在头部插入元素 3。

再来看看 add 方法的核心 System.arraycopy,这个方法有 5 个参数:

解释一下上面代码中 arraycopy 的意思,举个例子,我们想要在 index = 5 的位置插入元素,首先,我们会复制一遍源数组 elementData(这里我们称复制的数组为新数组吧),然后把源数组中从 index = 5 的位置开始到数组末尾的元素,放到新数组的 index + 1 = 6 的位置上:

ArrayList是什么

于是,这就给我们要新增的元素腾出了位置,然后在新数组 index = 5 的位置放入元素 element 就完成了添加的操作:

ArrayList是什么

显然,不用多说,ArrayList 的将数据插入到指定位置的操作性能非常低下,因为要开辟新数组复制元素啊,要是涉及到扩容那就更慢了。

另外,ArrayList 还内置了一个直接在末尾添加元素的 add 方法,不用复制数组,直接 size ++ 就好,这个方法应该是我们最常使用的:

ArrayList是什么

五、ArrayList 又是如何删除数据的呢

Ctrl + F 找到 remove 方法,就这?和添加一个道理,也是复制数组

ArrayList是什么

举个例子,假设我们要删除数组的 index = 5 的元素,首先,我们会复制一遍源数组,然后把源数组中从 index + 1 = 6 的位置开始到数组末尾的元素,放到新数组的 index  = 5 的位置上:

ArrayList是什么

也就是说 index = 5 的元素直接被覆盖掉了,给了你被删除的感觉。同样的,它的效率自然也是十分低下的

六、ArrayList 是线程安全的吗?不安全的表现

ArrayListLinkedList 都不是线程安全的,我们以在末尾添加元素的 add 方法为例,来看看 ArrayList 线程不安全的表现是啥:

ArrayList是什么

黄色框里的并不是一个原子操作,它由两步操作构成:

elementData[size] = e;
size = size + 1;

在单线程执行这两条代码时,那当然没有任何问题,但是当多线程环境下执行时,可能就会发生一个线程添加的值覆盖另一个线程添加的值。举个例子:

这样,线程 A、B 都执行完毕后,理想的情况应该是 size = 2,elementData[0] = A,elementData[1] = B。而实际情况变成了 size = 2,elementData[0] = B(线程 B 覆盖了线程 A 的操作),下标 1 的位置上什么都没有。并且后续除非我们使用 set 方法修改下标为 1 的值,否则这个位置上将一直为 null,因为在末尾添加元素时将会从 size = 2 的位置上开始。

上段代码验证下:

ArrayList是什么

结果和我们分析的一样:

ArrayList是什么

ArrayList 的线程安全版本是 Vector,它的实现很简单,就是把所有的方法统统加上 synchronized

ArrayList是什么

既然它需要额外的开销来维持同步锁,所以理论上来说它要比 ArrayList 要慢。

七、为什么线程不安全还要用它呢

因为在大多数场景中,查询的情况居多,不会涉及太频繁的增删。那如果真的涉及频繁的增删,可以使用LinkedList,底层链表实现,为增删而生。而如果你非得保证线程安全那就使用 Vector。当然实际开发中使用最多的还是 ArrayList,虽然线程不安全、增删效率低,但是查询效率高啊。

“ArrayList是什么”的内容就介绍到这里了,感谢大家的阅读。如果想了解更多行业相关的知识可以关注亿速云网站,小编将为大家输出更多高质量的实用文章!

推荐阅读:
  1. java集合中ArrayList是什么
  2. Java中ArrayList容器的原理是什么

免责声明:本站发布的内容(图片、视频和文字)以原创、转载和分享为主,文章观点不代表本网站立场,如果涉及侵权请联系站长邮箱:is@yisu.com进行举报,并提供相关证据,一经查实,将立刻删除涉嫌侵权内容。

arraylist

上一篇:java中@Override注解指的是什么

下一篇:共享ip代理池指的是什么

相关阅读

您好,登录后才能下订单哦!

密码登录
登录注册
其他方式登录
点击 登录注册 即表示同意《亿速云用户服务条款》