Java集合(一)ArrayList,LinkedList

ArrayList

定义

快速了解ArrayList究竟是什么的一个好方法就是看JDK源码中对ArrayList类的注释,大致翻译如下:

/** 
* 实现了List的接口的可调整大小的数组。实现了所有可选列表操作,并且允许所有类型的元素,
* 包括null。除了实现了List接口,这个类还提供了去动态改变内部用于存储集合元素的数组尺寸 
* 的方法。(这个类与Vector类大致相同,除了ArrayList是非线程安全外。)size,isEmpty, 
* get,set,iterator,和listIterator方法均为常数时间复杂度。add方法的摊还时间复杂度为 
* 常数级别,这意味着,添加n个元素需要的时间为O(n)。所有其他方法的时间复杂度都是线性级别的。 
* 常数因子要比LinkedList低。
* 每个ArrayList实例都有一个capacity。capacity是用于存储ArrayList的元素的内部数组的大小。 
* 它通常至少和ArrayList的大小一样大。当元素被添加到ArrayList时,它的capacity会自动增长。 
* 在向一个ArrayList中添加大量元素前,可以使用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量。 
* 使用这个方法来一次性地使ArrayList内部数组的尺寸增长到我们需要的大小提升性能。需要注意的 
* 是,这个ArrayList实现是未经同步的。若在多线程环境下并发访问一个ArrayList实例,并且至少 
* 一个线程对其作了结构型修改,那么必须在外部做同步。(结构性修改指的是任何添加或删除了一个或 
* 多个元素的操作,以及显式改变内部数组尺寸的操作。set操作不是结构性修改)在外部做同步通常通 
* 过在一些自然地封装了ArrayList的对象上做同步来实现。如果不存在这样的对象,ArrayList应 
* 使用Collections.synchronizedList方法来包装。最好在创建时就这么做,以防止对ArrayList 
* 无意的未同步访问。(List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(...));)
* ArrayList类的iterator()方法以及listIterator()方法返回的迭代器是fail-fast的: 
* 在iterator被创建后的任何时候,若对list进行了结构性修改(以任何除了通过迭代器自己的 
* remove方法或add方法的方式),迭代器会抛出一个ConcurrentModificationException异常。 
* 因此,在遇到并发修改时,迭代器马上抛出异常,而不是冒着以后可能在不确定的时间发生不确定行为 
* 的风险继续。需要注意的是,迭代器的fail-fast行为是不能得到保证的,因为通常来说在未同步并发 
* 修改面前无法做任何保证。fail-fast迭代器会尽力抛出ConcurrentModificationException异常。 
* 因此,编写正确性依赖于这个异常的程序是不对的:fail-fast行为应该仅仅在检测bugs时被使用。 
* ArrayList类是Java集合框架中的一员。
*/

根据源码中的注释,我们了解了ArrayList用来组织一系列同类型的数据对象,支持对数据对象的顺序迭代与随机访问。我们还了解了ArrayList所支持的操作以及各项操作的时间复杂度。接下来我们来看看这个类实现了哪些接口。

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>       
    implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

我们可以看到,它实现了4个接口:List、RandomAccess、Cloneable、Serializable。
官方文档对List接口的说明如下:List是一个有序的集合类型(也被称作序列)。使用List接口可以精确控制每个元素被插入的位置,并且可以通过元素在列表中的索引来访问它。列表允许重复的元素,并且在允许null元素的情况下也允许多个null元素。
List接口定义了以下方法:

ListIterator<E> listIterator(); 
void add(int i, E element); 
E remove(int i); 
E get(int i); 
E set(int i, E element); 
int indexOf(Object element);

我们可以看到,add、get等方法都是我们在使用ArrayList时经常用到的。
在ArrayList的源码注释中提到了,ArrayList使用Object数组来存储集合元素。我们来一起看下它的源码中定义的如下几个字段:

/** * 默认初始capacity. */ 
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/** * 供空的ArrayList实例使用的空的数组实例 */ 
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; 
/** 
* 供默认大小的空的ArrayList实例使用的空的数组实例。 
* 我们把它和EMPTY_ELEMENTDATA区分开来,一边指导当地一个元素被添加时把内部数组尺寸设为 
* 多少 
*/
 private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; 
/** 
* 存放ArrayList中的元素的内部数组。
* ArrayList的capacity就是这个内部数组的大小。 
* 任何elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA的空ArrayList在第一个元素 
* 被添加进来时,其capacity都会被扩大至DEFAULT_CAPACITYhe 
*/ 
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access 
/** *ArrayList所包含的元素数 */
 private int size; 

通过以上字段,我们验证了ArrayList内部确实使用一个Object数组来存储集合元素。
那么接下来我们看一下ArrayList都有哪些构造器,从而了解ArrayList的构造过程。

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