在java中ArrayList集合底层的扩容原理
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2022-06-28 15:14:27
第一章 前言概述第01节 概述底层说明arraylist是list的实现类,它的底层是用object数组存储,线程不安全后期应用适合用于频繁的查询工作,因为底层是数组,可以快速通过数组下标进行查找第0...
第一章 前言概述
第01节 概述
底层说明
arraylist是list的实现类,它的底层是用object数组存储,线程不安全
后期应用
适合用于频繁的查询工作,因为底层是数组,可以快速通过数组下标进行查找
第02节 区别
区别方向 | arraylist集合 | linkedlist集合 |
线程安全 | 不安全 | 不安全 |
底层原理 | object类型数组 | 双向链表 |
随机访问 | 支持(实现 randomaccess接口) | 不支持 |
内存占用 | arraylist 浪费空间, 底层是数组,末尾预留一部分容量空间 | linkedlist占用空间比arraylist多,存在头尾地址值占用空间 |
小结
arraylist 集合的特点:
1. 线程不安全
2. 底层数据结构是数组(查询快,增删慢,支持快速随机访问)
3. 内存占用会存在部分浪费,末尾会预留一部分容量空间
第二章 核心代码
第01节 成员变量
代码
public class arraylist<e> extends abstractlist<e> implements list<e>, randomaccess, cloneable, java.io.serializable{ /** * 默认初始容量大小, 默认初始化容量为10 */ private static final int default_capacity = 10; /** * 空数组。当集合内容置空的时候,底层使用空数组标记 */ private static final object[] empty_elementdata = {}; /** * 用于无参数构造方法,创建对象的时候,使用这个数组定义。 * 相比上面的数组 empty_elementdata 可以进行区分,知道在添加元素的过程当中,容量增加多少 */ private static final object[] defaultcapacity_empty_elementdata = {}; /** * 保存arraylist数据的数组,这个数组会不断的改变,前面没有被 final 修饰表示地址值会发生的变化 */ transient object[] elementdata; // non-private to simplify nested class access /** * arraylist 所包含的元素个数,也就是在 arraylist 集合底层,通过 size()方法,获取到的元素个数 */ private int size; }
补充
1. arraylist 集合底层存在6个成员变量 还有一个 private static final long serialversionuid = 8683452581122892189l; 序列化使用, 目前针对于当前的操作过程当中, 暂时不会使用得到。 2. arraylist 集合当中核心的两个成员变量 a. 底层维护数组 transient object[] elementdata; b. 存储的元素个数 private int size;
第02节 构造方法
代码
public class arraylist<e> extends abstractlist<e> implements list<e>, randomaccess, cloneable, java.io.serializable{ /** * 构造一个初始长度为0的空数组。 */ public arraylist() { this.elementdata = defaultcapacity_empty_elementdata; } /** * 在构造方法当中,传递一个参数集合c,将集合 c 转换成为新的列表 * elementdata 当中的数据,就是新集合存放的数据 * c.toarray 就是将原始集合的数据取出 * 如果取出的集合长度不为零的情况下,则复制 参数集合c 到 elementdata 当中 * 如果取出的集合长度为零的情况下,则赋值为空数组 empty_elementdata */ public arraylist(collection<? extends e> c) { elementdata = c.toarray(); if ((size = elementdata.length) != 0) { if (elementdata.getclass() != object[].class) elementdata = arrays.copyof(elementdata, size, object[].class); } else { this.elementdata = empty_elementdata; } } /** * 指定参数的长度大小 * 如果初始化的长度大于0,则返回新的数组 * 如果初始化的长度等于0,则返回默认的空数组作为集合 this.elementdata = empty_elementdata; * 如果初始化的长度小于0,则出现非法参数异常 */ 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); } } }
补充(一) 无参构造创建对象
补充(二)带参构造创建对象,带有int类型参数
补充(三)带参构造创建对象,带有 集合类型参数
第三章 扩容操作
第01节 扩容代码
核心方法介绍
来自于 arraylist 集合当中的方法: 1. public boolean add(e e){ ... } 2. private void add(e e, object[] elementdata, int s){ .... } 3. private object[] grow() 4. private object[] grow(int mincapacity) 来自于其他类当中的功能 1. arrays.copyof(elementdata, newcapacity); 表示来自于 数组工具类 arrays 当中的 copyof() 底层使用的是 system.arraycopy() 方法 2. math.max(default_capacity, mincapacity) 表示来自于 数学工具类 math 当中的 max() 方法,比较两个数据最大值,取较大者,返回
核心代码解释
public class arraylist<e> extends abstractlist<e> implements list<e>, randomaccess, cloneable, java.io.serializable{ /** * 将指定的元素添加到此集合的末尾位置 * * modcount 是来自于父类的 abstractlist 当中的成员变量 * add(e, elementdata, size) 调用自己下面的重载方法 * return true 表示当前的方法,一定可以添加成功,因为list系列的集合添加数据都是允许成功的 true 如果是set此方法返回false */ public boolean add(e e) { modcount++; add(e, elementdata, size); return true; } /** * 这个方法是私有方法,仅仅自己可以使用。不允许外界访问得到。便于上面的 add() 方法重载调用的 * 参数1: 表示需要添加的元素数据 e e * 参数2: 表示成员变量当中, 需要维护管理的底层数组 object[] elementdata * 参数3: 表示成员变量当中, size 容器 elementdata 当中存放的真实有效的数据个数 * 方法里面的逻辑: 当size已经等于了内部容器 elementdata 的最大长度,则准备进行扩容的操作,扩容使用 grow() 方法 * 无论上面是否进行了扩容的操作,这里都需要将添加的元素赋值到数组当中,也就是 elementdata[s] = e; * 并且将当前成员变量的 size 在原始数据的基础上面,增加1,表示添加了新的元素之后,长度变化了,增加了1 */ private void add(e e, object[] elementdata, int s) { if (s == elementdata.length) elementdata = grow(); elementdata[s] = e; size = s + 1; } /** * 这个方法是私有方法,仅仅自己可以使用。不允许外界访问得到。便于上面的 add() 方法调用的 * 方法的内部调用了 arraylist 当中自己重载的方法 grow(size + 1) 同时传入了参数。 * 这里参数的含义,表示的是 集合当中总长度 size + 1 表示在原始size基础上增加1 * 方法的返回值是一个新的数组,也就是扩容之后的数组 */ private object[] grow() { return grow(size + 1); } /** * 这个方法是私有方法,仅仅自己可以使用。不允许外界访问得到。便于上面的 grow() 方法调用的 * 这里的参数 mincapacity ,就是上面传入的参数 size + 1,也就是说最小容量 mincapacity = size + 1 * 方法体当中的执行逻辑: * 1. 获取到了底层维护数组的长度 int oldcapacity = elementdata.length; 这里就是旧容量 oldcapacity * 2. 判断旧容量 oldcapacity 是否小于0,也就是 else 的逻辑, * 如果满足 if 当中的逻辑, 则表示 旧数组当中存在数据,并且 旧数组并不是 默认容量的空数组地址值 * 说明: 扩容过的就不会是之前默认 defaultcapacity_empty_elementdata 的地址值 * 在这种情况下,就会得到 1.5被的数组长度整数,传递给 arrays.copyof()方法进行扩容,得到新数组返回 * 如果满足 else 当中的逻辑,则返回 default_capacity 和 mincapacity 较大值。 * 说明: default_capacity 值表示的是成员变量,默认为 10 * 说明: mincapacity 在低于10的时候,表示的会是扩容添加的长度1,2,3..9.10.11.. */ 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)]; } } }
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