网站设计策略,做竞价要会做网站吗,湘潭公司做网站,百度搜索风云榜ArrayList 一、继承体系二、接口继承三、标记接口四、设计目的五、框架总体结构六、工作原理七、创建List对象初始化#xff1f;还是add()添加元素初始化?七、add(E e)添加元素八、remove#xff08;int index#xff09;删除元素八、线程安全问题 一、继承体系
ArrayLis… ArrayList 一、继承体系二、接口继承三、标记接口四、设计目的五、框架总体结构六、工作原理七、创建List对象初始化还是add()添加元素初始化?七、add(E e)添加元素八、removeint index删除元素八、线程安全问题 一、继承体系
ArrayList 继承自 AbstractList,AbstractList 实现了 List 接口的部分方法,为 List 的具体实现类提供了方便。AbstractList 是一个抽象类,它实现了 Collection 接口,也就间接实现了 Iterable 接口。
二、接口继承
List 接口继承自 Collection 接口,Collection 继承自 Iterable 接口。List 接口代表有序的队列
三、标记接口
RandomAccess 是一个标记接口,标识 ArrayList 支持快速随机访问,可以通过索引直接访问元素。Cloneable 和 Serializable 也是标记接口,前者表示可复制克隆,后者表示可序列化。
四、设计目的
Java 集合框架的设计目的是为了更好地对集合数据进行操作,统一了访问方式,增强了代码的可读性、简洁性和可扩展性。使用接口和抽象类来定义规范,然后由具体实现类来实现不同的数据结构和算法。标记接口则用来对类型进行标记和区分,以便采取不同的算法和优化。
五、框架总体结构
最顶层是 Collection接口,定义了集合的基本操作。然后分为 List、Set、Queue 等子接口,分别定义了有序、无序、队列等特性。再通过 AbstractList、AbstractSet 等抽象类为子接口提供部分方法实现。最后是具体的实现类,如 ArrayList、LinkedList、HashMap等。
六、工作原理
ArrayList 底层是通过动态数组(可自动扩容)实现的,它的工作原理如下:
初始化时,为一个初始容量为0的数组当添加元素时,容量不够则自动扩容(默认扩容为原来的1.5倍)插入和访问元素通过索引直接操作数组,性能较高删除元素需要移动其他元素以保证连续存储由于自动扩容,在末尾插入元素效率很高,但在中间位置插入效率较低
ArrayList 的源码注释如下:
/*** 默认初始容量为 10*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY 10;/*** 用于储存元素的数组缓冲区*/
transient Object[] elementData; /*** ArrayList 中元素的数量*/
private int size;// 其他方法...可以看出ArrayList 内部通过一个 Object 数组存储元素,size 变量记录当前元素数量,通过自动扩容机制来支持动态增长。这种基于动态数组的实现,决定了 ArrayList 查询快、增删慢的特点。
七、创建List对象初始化还是add()添加元素初始化?
在 Java JDK 1.8 中,ArrayList 的默认初始容量 10 是在第一次通过无参构造函数创建 ArrayList 对象时初始化的,而不是在添加第一个元素时初始化。
ArrayList 有三种构造方式: ArrayList() /*** 构造一个初始容量为10的空列表*/
public ArrayList() {this.elementData DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}使用无参构造函数时,底层会初始化一个初始容量为 10 的空数组 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA。 ArrayList(int initialCapacity) /*** 构造一个具有指定初始容量的空列表*/
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);}
}使用这个指定容量的构造函数,会根据指定的容量初始化底层数组大小。 ArrayList(Collection? extends E c) /*** 构造一个包含指定collection的元素的列表,按迭代器返回元素的顺序*/
public ArrayList(Collection? extends E c) {elementData c.toArray();if ((size elementData.length) ! 0) {// c.toArray可能(错误地)不同时使用Object[]...if (elementData.getClass() ! Object[].class)elementData Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);} else {// 使用空数组替换以允许缓冲区进行正常增长this.elementData EMPTY_ELEMENTDATA;}
}使用这个构造函数会根据提供的集合的大小创建底层数组。
使用无参构造函数 ArrayList() 时,底层数组的初始容量才会被初始化为 10。其他两种构造函数要么根据用户指定的容量初始化,要么根据提供的集合大小初始化。而添加元素时则不会再初始化容量,只是在容量不足时按照需求扩容。
七、add(E e)添加元素 public boolean add(E e) {ensureCapacityInternal(size 1); // Increments modCount!!elementData[size] e;return true;}ensureCapacityInternal(size 1): 这一行代码调用了ensureCapacityInternal方法它用于确保ArrayList内部数组的容量足够来存放新增的元素。如果需要增加ArrayList的容量它会创建一个新的更大的数组并将原来的元素复制到新数组中。 elementData[size] e;: 这一行代码将新的元素e添加到ArrayList的内部数组elementData中并且将size变量递增表示列表中的元素数量增加了一个。这里使用size是因为要先将元素添加到size所指示的位置然后再递增size以便下次添加元素时能够添加到正确的位置。 return true;: 最后方法返回true表示添加操作成功。 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {if (elementData DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {minCapacity Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);}ensureExplicitCapacity(minCapacity);}这段代码是ArrayList中的ensureCapacityInternal(int minCapacity)方法的部分源码 if (elementData DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {: 这一行代码用于检查elementData是否是DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA该常量表示一个空数组。如果是空数组说明当前ArrayList没有初始化容量需要根据默认容量和需要添加的最小容量来确定实际容量。 minCapacity Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);: 如果elementData是空数组则会根据默认容量DEFAULT_CAPACITY和需要添加的最小容量来确定实际的最小容量。DEFAULT_CAPACITY是ArrayList默认的初始容量大小。 ensureExplicitCapacity(minCapacity);: 接下来调用ensureExplicitCapacity(minCapacity)方法来确保ArrayList的内部数组容量能够容纳至少minCapacity个元素。这个方法会比较当前数组的容量和需要的最小容量如果当前容量不足则会扩大内部数组的容量以满足需求。 private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {modCount;// overflow-conscious codeif (minCapacity - elementData.length 0)grow(minCapacity);}-这段代码是ArrayList中的ensureExplicitCapacity(int minCapacity)方法的部分源码 modCount;: 这一行代码递增了modCount变量的值。modCount用于记录结构修改次数主要用于在迭代过程中检测并发修改。每当进行结构性修改时如添加或移除元素modCount会递增表示ArrayList的结构发生了变化。 if (minCapacity - elementData.length 0) grow(minCapacity);: 这里使用了溢出安全的计算方式来判断是否需要扩容内部数组。如果当前容量不足以容纳最小容量minCapacity个元素则需要调用grow(minCapacity)方法来扩大内部数组的容量。 grow(int minCapacity): 当需要扩容时会调用grow(int minCapacity)方法来实现容量的扩充。grow()方法会根据需要的最小容量来确定新的容量大小并将原来的元素复制到新的更大的数组中。 private void grow(int minCapacity) {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);}这段代码是ArrayList中的grow(int minCapacity)方法的部分源码 int oldCapacity elementData.length;: 获取当前内部数组的容量即原来的容量大小。 int newCapacity oldCapacity (oldCapacity 1);: 原来的容量大小计算出新的容量大小。新的容量大小会是原来容量的1.5倍通过右移一位实现了除以2的操作。原来容量大小 容量大小的一半 if (newCapacity - minCapacity 0) newCapacity minCapacity;: 如果新的容量仍然小于需要的最小容量minCapacity则将新的容量调整为minCapacity确保容量能够满足需求。 if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE 0) newCapacity hugeCapacity(minCapacity);: 检查新的容量是否超出了最大数组大小MAX_ARRAY_SIZE如果超出则调用hugeCapacity()方法来确定合适的容量大小这是为了避免数组大小超出Java虚拟机的限制。 elementData Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);: 最后使用Arrays.copyOf()方法将原来的元素复制到新的更大的数组中完成了内部数组的扩容过程。
grow()方法主要负责处理ArrayList内部数组的扩容问题。它会根据旧的容量大小计算出新的容量大小并根据需要调整为满足最小容量要求的合适大小。然后将原来的元素复制到新的更大的数组中完成数组的扩容操作。这样可以确保在需要添加大量元素时ArrayList内部数组能够容纳足够多的元素。
八、removeint index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, index1, elementData, index,numMoved);elementData[--size] null; // clear to let GC do its workreturn oldValue;}这段代码是ArrayList中的remove(int index)方法的部分源码 rangeCheck(index): 这一行代码调用了rangeCheck方法来检查索引是否越界确保要移除的元素在有效范围内。如果索引不在有效范围内会抛出IndexOutOfBoundsException。 modCount: 这里递增了modCount变量的值。modCount用于记录结构修改次数主要用于在迭代过程中检测并发修改。每当进行结构性修改时如添加或移除元素modCount会递增表示ArrayList的结构发生了变化。 E oldValue elementData(index): 这一行代码获取要移除的元素并将其保存为oldValue。 int numMoved size - index - 1;: 计算需要向前移动的元素个数即原始数组中位于被删除元素后面的元素个数。 System.arraycopy(elementData, index1, elementData, index, numMoved): 如果存在需要向前移动的元素则使用System.arraycopy方法将这些元素向前移动以填补被删除元素的位置。 elementData[--size] null: 将列表中最后一个元素置空以便让GC进行清理工作。 返回oldValue返回被删除的元素的值。
通过以上步骤remove()方法实现了在指定位置上删除元素的功能。它首先进行了参数的合法性检查然后递增了modCount接着移动需要向前移动的元素将列表中最后一个元素置空并返回被删除的元素的值。 public boolean remove(Object o) {if (o null) {for (int index 0; index size; index)if (elementData[index] null) {fastRemove(index);return true;}} else {for (int index 0; index size; index)if (o.equals(elementData[index])) {fastRemove(index);return true;}}return false;}这段代码是ArrayList中的remove(Object o)方法的部分源码 如果传入的对象 o 为空null 通过 for 循环遍历 elementData 数组寻找为 null 的元素。当找到第一个为 null 的元素后调用 fastRemove(index) 方法进行删除并返回 true。 如果传入的对象 o 不为空non-null 通过 for 循环遍历 elementData 数组寻找与传入对象相等的元素。当找到第一个与传入对象相等的元素后调用 fastRemove(index) 方法进行删除并返回 true。 如果未找到符合条件的元素则直接返回 false。
fastRemove(index) 方法用于快速删除指定索引位置的元素。通过这种方式remove(Object o) 方法能够在列表中移除满足特定条件的第一个元素并返回是否成功移除的布尔值。
八、线程安全问题
ArrayList存在线程安全问题的本质在于其内部的elementData、size和modCount等变量在进行各种操作时没有加锁并且这些变量的类型也不是volatile的。因此如果多个线程对这些变量进行操作则可能出现值被覆盖的情况。需要强调的是只有当ArrayList作为共享变量时才会出现线程安全问题当ArrayList是方法内的局部变量时则不存在线程安全问题。
