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List集合基础增强底层源码分析

StanleyBlogs 2019-02-18 16:21:00 阅读数:189 评论数:0 点赞数:0 收藏数:0

 

List集合基础增强底层源码分析

作者:Stanley 罗昊

转载请注明出处和署名,谢谢!

集合分为三个系列,分别为:List、set、map

List系列

特点:元素有序可重复

有序指的是元素的添加顺序,也就是说,元素被第一个存进去的时候,它就在第一位,这就是list集合的元素添加顺序;

通常情况下我们所说的有序有两个概念,第一个是添加顺序,第二个是大小顺序(实际上就是元素值的大小)

List下面重点关注两个实现类分别是:

ArrayList LinkedList

ArrayList 

ArrayList底层实现是数组,既然是数组,那它就必然有数组的特点:查找快,增删慢;

这里简单解释一下:

首先我们建立一个数组,一旦建立一个数组,那么程序就会在内存中开辟一个连续的内存存储空间,并且它是有下标的,从0开始,一旦定义长度就无法发生改变

现在,假设我们往数组里面存值,当然是你定义什么类型,你就存什么类型的值进去,如果现在想获取,我们直接通过下标就可以进行获取了,但是我删除元素的时候,是怎么删除的呢?

数组删除过程

假设我定义一个数组如下图:

红框内,代表我存的值,黑线上方则是他们值对应的下标

假设我现在想删除c这个元素,这个时候d就会向前移动e也会移到d的位置f也会移到e的位置上,结果后面会空出来的那个就被删掉了,结果就成了下面这张图B-1:

这个就是数组的删除过程。

数组添加过程

刚讲了删除过程,现在我们就来看看数组的添加过程:

添加元素首先会给即将进来的这个元素分配一个空间在如图B-1f后面,如果你想添加到如图B-1下标为1的空间里,那么它就会开始依次向后移b占领d的位置d占领e的位置f占领后面新开辟空间的位置上

这就是它的增加与删除过程,所以它增删慢,查询快;

那既然我刚讲了,数组一旦定义,长度不能发生改变,那么在咱们List集合底层是数组实现的,你List集合定义的时候你给过长度吗?很显然并没有给长度,那就可以无限添加元素,你填100个也行,你添10k也无所谓,既然数组长度不变,你说它底层怎么搞的呢?接下来我们就定义一个数组并且查看它的底层代码。

List集合底层源码详解

我用的是IDEA,按两下Shift键输入ArrayList回车即可查看源码,首先刚进来我们看到的是版本号:

private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;//版本号

/**
* Default initial capacity.(默认初始容量,也就说,当我们定义一个List集合没有给他指定长度的时候,默认长度就是10
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
那如果我添加11元素的时候怎么办?

答:扩容,下面我会详讲扩容

刚开始建这个集合的时候,默认长度是10
/**
* Increases the capacity to ensure that it can hold at least the
* number of elements specified by the minimum capacity argument.
*
* @param minCapacity the desired minimum capacity
*/
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;//你现在数组的长度
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//新数组的长度 = oldCapacity + (oldCapacity>> 1)其中 >>符号是右移符,也就是/2的意思,算出来的结果是1.5,所以它扩容的时候是1.5倍1.5倍的扩的
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)(按住 Ctrl键 点进去 MAX_ARRAY_SIZE 就可以查看数组的最大容量,下面我有详讲
 newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
上面这个源码,就是数组初始化与扩容的方法,也就是说ArrayList里面它数组初始化是在你添加第一个元素的时候当它扩完容后接下来就是数组的拷贝

你在创建List集合的时候,你也可以给它传一个初始容量,如何操作请继续向下阅读。

在ArrayList集合底层源码里有一个有参构造跟无参构造,它们分别在什么时候使用呢?

首先先看一下有参构造:
/**
* Constructs an empty list with the specified initial capacity.
*
* @param initialCapacity the initial capacity of the list
* @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity
* is negative
*/
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);
}
}
什么时候用有参构造:当你向集合中添加元素数量比较多的时候你最好给它指定初始容量,因为这样就可以减少很多次的扩容和元素拷贝。
原理:如果你10000个元素,你让它10个以上扩一次容,扩完容后你再让它连续扩容必然会造成元素拷贝,元素拷贝它的性能就高不了,这样如此反复的话必然会拉低它的性能,如果你元素过多的话,你给它指定初始容量,这样我就能减少了很多次扩容和元素拷贝,从而提升性能(在一定程度上提升性能),
当元素比较少的时候,你就可以默认不指定初始容量
ArrayList容量有上限吗?
元素是有上限的,它的容量是Integer的最大值,在源码里面可以清楚的看到它的设定:
/**
* The maximum size of array to allocate.
* Some VMs reserve some header words in an array.
* Attempts to allocate larger arrays may result in
* OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
*/
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;(写的很清楚,它的大小不能超过Integer的最大值(21亿

我们可以看到它减了一个8,因为到后期就已经不需要扩容了,最后几个元素它是一个一个添加的,添加一个扩一个容,添加一个扩一个容。

值得一提的是,当它的容量超过10亿后,性能就有所衰减,这个实验是有人做过的,也被证实了,10亿之前它的性能都表现良好。
今日感悟:

很多人辞职的时候都会被老板挽留,误认以为自己是公司里不可取代的人,可实际上,没有人的工作是不可取代的。

老板在你辞职的时候挽留你,不过是说明:你是在可以取代你的那群人中,价格最便宜的。

---恢复内容结束---

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