Java ArrayList工作原理及实现

2016/4/2 posted in  Java

概述

以数组实现。节约空间,但数组有容量限制。超出限制时会增加50%容量,用System.arraycopy()复制到新的数组,因此最好能给出数组大小的预估值。默认第一次插入元素时,创建大小为10的数组。

基本优势

按数组下标访问元素get(i) set(i, e)的性能很高。

直接在数组末尾加入元素add(e)的性能也高。

基本劣势

如果按下表插入、删除元素add(i, e) remove(i) remove(e),则要用System.arraycopy()来移动部分受影响的元素,性能就变差了。

ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("语文: 99");
list.add("数学: 98");
list.add("英语: 100");
list.remove(0);

add操作:直接将数组的内容置位

remove操作:删除index为0的节点,并将后面的元素移到0处。

add函数

add函数:将元素放到末尾

public boolean add(E e) {
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    elementData[size++] = e;
    return true;
}

ensureCapacityInternal自动扩容机制的核心

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
        minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }
 
    ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
 
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    modCount++;
 
    // overflow-conscious code
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}
 
private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    // 扩展为原来的1.5倍
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    // 如果扩为1.5倍还不满足需求,直接扩为需求值
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    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);
}
  • 当增加数据的时候,如果ArrayList的大小已经不满足需求时,那么就将数组变为原长度的1.5倍
  • 之后的操作就是把老的数组拷到新的数组里面

set和get函数

  • 先做index范围检查,看是不是越界了
  • 然后做赋值或访问操作

remove函数

public E remove(int index) {
    rangeCheck(index);
 
    modCount++;
    E oldValue = elementData(index);
 
    int numMoved = size - index - 1;
    if (numMoved > 0)
        // 把后面的往前移
        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                         numMoved);
    // 把最后的置null
    elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
 
    return oldValue;
}
  • 删除要删的元素
  • 将排在删除元素后面的往前移

Reference

http://www.importnew.com/18865.html