JDK源码解析(集合)--ArrayList与LinkedList区别

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JDK源码解析(集合)--ArrayList与LinkedList区别

ArrayListLinkedList 讲解

ArrayListLinkedList是许多人在使用Jdk中时最常用的两个集合类型,在很多面试的时候很多面试官会去问你,ArrayListLinkedList有啥区别。很多人可能看过不少面试宝典:ArrayList底层是数组,查找速度快,删除慢,线程不安全LinkedList是基于链表,查找慢,删除快,线程不安全。但是你真正懂了嘛?本文带你深入解析下,这两个源码的原理。

  • ArrayList详解
  1. ArrayList的基本属性
   //数据存储数组
   transient Object[] elementData;

   //elementData中的元素个数
   private int size;
  • transient关键字表示修饰的属性不在被序列化。
  • ArrayList继承了java.io.Serializable接口,即采用了Java默认的序列化机制如果。但是elementDatatransient关键字。如果要在网络中传输一定要支持序列化.所以翻了一下源码果然。ArrayList自己实现了序列化方法。
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
      throws java.io.IOException{
      // Write out element count, and any hidden stuff
      int expectedModCount = modCount;
      s.defaultWriteObject();

      // Write out size as capacity for behavioural compatibility with clone()
      s.writeInt(size);

      // Write out all elements in the proper order.
      for (int i=0; i
  1. ArrayList的构造方法

在平常的使用中我们一般是下面两种方法创建

创建方式

List strList = new ArrayList();
List strList2 = new ArrayList(2);

构造方法

/**
    *根据指定的容量来创建对象数组
    *注:推荐使用这种,给定一个值。因为扩容的消耗是很大的.
    */
   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);
       }
   }

   /**
    * 默认的构造方法。创建一个空的对象数组
    */
   public ArrayList() {
       this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
   }
  1. ArrayList的添加方法
//添加对象
public boolean add(E e) {
     //这个方法检查容量,如果容量不够就扩容 看后面的源码
     ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
     elementData[size++] = e;
     return true;
 }
//在指定位置添加对象
 public void add(int index, E element) {
       rangeCheckForAdd(index);

       ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
       //把index后的所有元素都往后移一位
       System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                        size - index);
       elementData[index] = element;
       size++;
   }

 //扩容方法
 private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {

      //记录是否添加或者删除
       modCount++;
       // overflow-conscious code
       if (minCapacity - elementData.length > 0)
           grow(minCapacity);
   }

   private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    //扩大1.5倍
    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:

    //使用Arrays的copy方法扩容并拷贝数组
    //所以前面我说创建集合时要指定大小
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

批量添加

public boolean addAll(Collection c) {

    //把集合转换成数组
    Object[] a = c.toArray();

    //获取数组长度
    int numNew = a.length;
    //检查并扩容
    ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount
    //拷贝a数组
    System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
    size += numNew;
    return numNew != 0;
}
  1. ArrayList的删除方法
//删除指定位置
public E remove(int index) {
      //检查inde是否超过最大容量
      rangeCheck(index);

      modCount++;
      E oldValue = elementData(index);

      int numMoved = size - index - 1;
      if (numMoved > 0)
         //index后的全往前移
         //这里使用的是jdk自带的copy方法原理是一样的
         //所以删除的速度是耗时的
          System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                           numMoved);
      elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work

      return oldValue;
  }

  //删除指定元素
  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;
}

private void fastRemove(int index) {
    modCount++;
    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
}

  1. ArrayList的修改方法
public E set(int index, E element) {
    rangeCheck(index);

    E oldValue = elementData(index);
    elementData[index] = element;
    return oldValue;
}
  1. ArrayList的查找方法
public E get(int index) {
    //检查index是否超出容量
    rangeCheck(index);

    return elementData(index);
}

ArrayList总结

  • ArrayList线程不安全因为ArrayList中所有方法都没有加.

  • ArrayList基于数组实现存储,按道理说,支持无限扩容。每次扩容增加1.5倍

  • ArrayList使用add(int index,element e)时,会把index的元素都后移一位

  • ArrayListremove(index)删除方法时,会把index的原素都往前移一位.并把最后一位置为null使Gc回收。

  • ArrayListremove(index)不需要遍历数组,remove(Object o)需要。

接下来看LinkedList的源码并与指之对比

  • LinkedList详解
  1. LinkedList的基本属性
  //元素的个数
   transient int size = 0;
   //头元素
   transient Node first;
   //尾元素
   transient Node last;

   private static class Node {
       //具体数据
       E item;
       //下一个node的地址
       Node next;
      //node的上一个
       Node prev;

       Node(Node prev, E element, Node next) {
           this.item = element;
           this.next = next;
           this.prev = prev;
       }
   }


  • NodeLinkedList里的数据存储一个链表数据结构,LinkedList是基于双向链表实现的。
  1. LinkedList的添加逻辑

JDK源码解析(集合)--ArrayList与LinkedList区别_第1张图片

先看懂添加图,再去看代码会清晰很多。

public boolean add(E e) {
       //把新添加的元素放在后面
       linkLast(e);
       return true;
   }
   //linkLast的逻辑

   void linkLast(E e) {
     //获取当前最后的指针
    final Node l = last;
    //把最后的指针指向newNode的pre,next指向null
    final Node newNode = new Node<>(l, e, null);
    last = newNode;
    //如果是初次添加那么把first指向newNode
    if (l == null)
        first = newNode;
    else
    //否则把前一个的next指向新的newNode
        l.next = newNode;
    size++;
    modCount++;
}
    //node的构造函数
Node(Node prev, E element, Node next) {
    this.item = element;
    this.next = next;
    this.prev = prev;
}
  1. LinkedList的删除逻辑
  • 删除图片展示

JDK源码解析(集合)--ArrayList与LinkedList区别_第2张图片

由图中可知,一开始A是指向B,B指向C。这时我们需要把B删除那么。我们就得把A直接指向C。先看懂图再去看代码。


public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            for (Node x = first; x != null; x = x.next) {
                if (x.item == null) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        } else {
            for (Node x = first; x != null; x = x.next) {
                if (o.equals(x.item)) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }

    //解除链接
    //这个是删除的逻辑
    E unlink(Node x) {
          // assert x != null;
          final E element = x.item;
          final Node next = x.next;
          final Node prev = x.prev;

          //如果上一个为空,给first赋值
          if (prev == null) {
              first = next;
          } else {
              //把前一个的下一个节点指向被删除节点下一个的节点
              prev.next = next;
              x.prev = null;
          }
          //如果下一个为空,给last复制
          if (next == null) {

              last = prev;
          } else {
              //下一个节点的前节点指向被删除节点的前节点
              next.prev = prev;
              x.next = null;
          }
          x.item = null;
          size--;
          modCount++;
          return element;
      }


    //这个是删除首个
      public E pop() {
        return removeFirst();
    }

  1. LinkedList的查找逻辑
   //查找首个
  public E peek() {
       final Node f = first;
       return (f == null) ? null : f.item;
   }

   //查找首个,并删除首个
   public E poll() {
       final Node f = first;
       return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
   }

LinkedList总结

  • LinkedList线程不安全因为LinkedList中所有方法都没有加.

  • LinkedList基于链表实现存储,按道理说,是没有限制的

  • LinkedList使用add(element e)时,添加时只需要把指针换一下就行了

  • LinkedListremove(element e)删除方法时,只需要改变prenext的指针就行,所以LinkedList的删除速度更快

  • LinkedListget(index)查找时,需要做循环.所以查找速度慢。

总结

LinkedListArrayList最大的区别是他们的存储的数据结构不同。ArrayList基于数组LinkedList基于列表。所以导致他们有一些区别。很显然,数组查找速度是比链表块的,因为数组有索引能直接定位到,删除LinkedList要快,因为链表的删除,只要改变指针地址就好了。在多线程这一块这两个集合类都是不支持的,线程都不安全。
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  • LinkedList基于链表实现存储,按道理说,是没有限制的

  • LinkedList使用add(element e)时,添加时只需要把指针换一下就行了

  • LinkedListremove(element e)删除方法时,只需要改变prenext的指针就行,所以LinkedList的删除速度更快

  • LinkedListget(index)查找时,需要做循环.所以查找速度慢。

总结

LinkedListArrayList最大的区别是他们的存储的数据结构不同。ArrayList基于数组LinkedList基于列表。所以导致他们有一些区别。很显然,数组查找速度是比链表块的,因为数组有索引能直接定位到,删除LinkedList要快,因为链表的删除,只要改变指针地址就好了。在多线程这一块这两个集合类都是不支持的,线程都不安全。

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