Java进阶（List）——面试时List常见问题解读 & 结合源码分析

前言

List、Set、HashMap作为Java中常用的集合，需要深入认识其原理和特性。

本篇博客介绍常见的关于Java中List集合的面试问题，结合源码分析题目背后的知识点。

关于的Set的博客文章如下：

• Java进阶（Set）——面试时Set常见问题解读 & 结合源码分析

关于HaseMap的博客文章如下：

• Java进阶（HashMap）——面试时HashMap常见问题解读 & 结合源码分析
• Java进阶（ConcurrentHashMap）——面试时ConcurrentHashMap常见问题解读 & 结合源码分析 & 多线程CAS比较并交换 初识

其他相关的List的文章合集如下：

• 手动实现ArrayList & 源码的初步理解分析 & 数组插入数据和删除数据的问题

• Java学数据结构（1）——抽象数据类型ADT & 表List、栈Stack和队列Qeue

引出

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1.ArrayList如何扩容，1.5倍；
2.ArrayList如何拷贝，深拷贝，浅拷贝；
3.ArrayList的增加或者删除效率低，arraycopy方法；
4.指定长度创建ArrayList对象，避免频繁扩容；
5.线程安全的ArrayList集合：Collections.synchronizedList；
6.LinkedList 和 ArrayList 该如何选择：ArrayList增删效率低，查询效率高；LinkedList 查询效率低，增删效率高
7.Vector 集合和 ArrayList 区别：Vector扩容机制为原始的2倍，线程安全；

ArrayList 如何扩容的？/ArrayList的大小是如何自动增加的？

ArrayList初始化的时候，若没有给定长度，则默认调用无参构造

此处elelmentData为ArrayList底层数组，后面DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 为常量数组初值为空，即长度为0

1.add添加第一个元素

当执行add方法添加第一个元素时，执行下面的代码

此处涉及到两条代码：

• ensureCapacityInternal方法内会调用calculateCapacity方法，此处才是赋予数组长度为10

ensureCapacityInternal 方法

calculateCapacity方法

private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
    //如果数组是空的
       if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
           //返回数组的容量，DEFAULT_CAPACITY=10
           return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
       }
       return minCapacity;
   }

此时集合可以添加默认的10个元素

2.添加第11个元素时

当添加第11个元素时，ensureExplicitCapacity方法中，minCapacity为11，而原数组长度为10，所以if结构进入grow方法-扩容核心方法

ensureExplicitCapacity方法

grow方法-扩容核心方法

private void grow(int minCapacity) {
       // overflow-conscious code
        //把旧的长度赋值给oldCapacity
       int oldCapacity = elementData.length;
        //新的长度就=旧的长度*1.5
       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:
        //按照新的长度复制出一个新的数组
       elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
   }

• oldCapacity赋值为原数组长度，为10 ，newCapacity赋值为原长度1.5倍，即15

• 调用复制数组方法，将之前的数组复制到新的数组中，并将需要添加的元素加到数组最后一位，完成扩容！

如何复制某个ArrayList到另一个Arraylist中去？

重写clone方法，ArrayList克隆

厘清概念：深浅拷贝

Java进阶（4）——结合类加载JVM的过程理解创建对象的几种方式：new，反射Class，克隆clone（拷贝），序列化反序列化

浅拷贝：虽然返回一个元素一样的ArrayList，复制的是元素的引用，即其中一个改变了元素，另一个也会跟着改变

两个集合中间存储了同一份元素的引用

例如：

深拷贝：重写clone方法，利用迭代器iterator或遍历集合，重新创建引用对象，逐个添加

例如：

复制的方法

list.clone()

clone.addALl(list);

Collections.copy(clone,list);

在索引中ArrayList的增加或者删除某个对象的运行过程？效率很低吗？解释一下为什么？

效率确实低

效率是很低的，因为ArrayList无论是增加或者删除某个对象，我们都要通过对数组中的元素进行移位来实现。

• 增加元素时，我们要把要增加位置及以后的所有元素都往后移一位，先腾出一个空间，然后再进行添加。
• 删除某个元素时，我们也要把删除位置以后的元素全部元素往前挪一位，通过覆盖的方式来删除。

而这种移位就需要不断的arraycopy，是很耗时间的，所以效率自然也很低。

源码arraycopy方法

增加元素时

删除元素时

现在我有一个很大的数组需要拷贝，原数组大小是 5k，请问如何快速拷贝？

指定长度创建ArrayList对象，避免频繁扩容

如何获得一个线程安全的ArrayList集合？

Collections.synchronizedList

List<Object> datas = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

源码分析

从源码可以看到集合操作都加了synchronized 关键字，保证了在同一时刻，数组和链表只会被一个线程所修改。

LinkedList 和 ArrayList 该如何选择？

选择原则

• ArrayList 底层为数组，在增加和删除元素时会频繁的调用arraycopy，所以查询效率高，增删效率低
• LinkedList 底层为链表，故查询效率低，但增删效率高。

LinkedList源码node节点

• item 为当前元素
• next指向下一个元素，若为最后一个则为null
• prev指向上一个元素，若为第一个则为null

Vector 集合

1. vector 和 ArrayList 基本一样
2. 区别在于 vector扩容机制为原始的2倍，ArrayList为之前的1.5倍
3. vector 是线程安全的，ArrayList是非线程安全的

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总结

1.ArrayList如何扩容，1.5倍；
2.ArrayList如何拷贝，深拷贝，浅拷贝；
3.ArrayList的增加或者删除效率低，arraycopy方法；
4.指定长度创建ArrayList对象，避免频繁扩容；
5.线程安全的ArrayList集合：Collections.synchronizedList；
6.LinkedList 和 ArrayList 该如何选择：ArrayList增删效率低，查询效率高；LinkedList 查询效率低，增删效率高
7.Vector 集合和 ArrayList 区别：Vector扩容机制为原始的2倍，线程安全；