集合
容器主要包括 Collection 和 Map 两种,Collection 存储着对象的集合,而 Map 存储着键值对(两个对象)的映射表。
ArrayList
ArrayList是基于数组来实现的,默认容量为10.
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
ArrayList的无参构造函数会初始化一个空的数组:
public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; }
ArrayList有参构造函数初始化一个给定大小的数组:
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); } }
添加元素与扩容:
//调用ensureCapacityInternal确保容量充足 public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; } private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity)); } //若使用无参构造函数创建ArrayList,那么此函数返回默认容量值10,否则返回size+1 private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) { if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } return minCapacity; } //操作次数++,当size+1大于数组长度(也就是ArrayList容量)时,调用grow函数扩容。 private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; // overflow-conscious code if (minCapacity - elementData.length > 0) grow(minCapacity); } //扩容之后容量变为原来的1.5倍 private void grow(int minCapacity) { // overflow-conscious code int oldCapacity = elementData.length; int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); 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); }
添加元素时,先调用 ensureCapacityInternal()确保容量充足,当容量不够时调用grow()扩容,将容量扩大至原容量的1.5倍,扩容操作需要调用 Arrays.copyOf() 把原数组整个复制到新数组中,这个操作代价很高,因此最好在创建 ArrayList 对象时就指定大概的容量大小,减少扩容操作的次数。
删除元素
public E remove(int index) { rangeCheck(index); modCount++; E oldValue = elementData(index); int numMoved = size - index - 1; if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work return oldValue; }
删除元素需要调用 System.arraycopy() 将 index+1 后面的元素都复制到 index 位置上,该操作的时间复杂度为 O(N),可以看到 ArrayList 删除元素的代价是非常高的。
LinkedList
LinkedList基于双向链表实现,还存储了first,last指针。只能顺序访问,但是可以快速地在链表中间插入和删除元素。不仅如此,LinkedList 还可以用作栈、队列和双向队列。
transient int size = 0; transient Node<E> first; transient Node<E> last; private static class Node<E> { E item; Node<E> next; Node<E> prev; Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) { this.item = element; this.next = next; this.prev = prev; } }
ArrayList与LinkedList比较
ArrayList 基于动态数组实现,LinkedList 基于双向链表实现。ArrayList 和 LinkedList 的区别可以归结为数组和链表的区别:
- 数组支持随机访问,但插入删除的代价很高,需要移动大量元素;
- 链表不支持随机访问,但插入删除只需要改变指针。
//TODO