Java容器jdk1.6 Array
参考：https://www.cnblogs.com/tstd/p/5042087.html
1.定义
顶层接口collection
public interface Collection<E> extends Iterable<E> {
int size();
boolean isEmpty();
boolean contains(Object o);
Iterator<E> iterator();
Object[] toArray();
<T> T[] toArray(T[] a);
boolean add(E e);
boolean remove(Object o);
boolean containsAll(Collection<?> c);
boolean addAll(Collection<? extends E> c);
boolean removeAll(Collection<?> c);
boolean retainAll(Collection<?> c);
void clear();
boolean equals(Object o);
int hashCode();
}
List定义
public interface List<E> extends Collection<E> {
int size();
boolean isEmpty();
boolean contains(Object o);
Iterator<E> iterator();
Object[] toArray();
<T> T[] toArray(T[] a);
boolean add(E e);
boolean remove(Object o);
boolean containsAll(Collection<?> c);
boolean addAll(Collection<? extends E> c);
boolean addAll( int index, Collection<? extends E> c);
boolean removeAll(Collection<?> c);
boolean retainAll(Collection<?> c);
void clear();
boolean equals(Object o);
int hashCode();
E get( int index);
E set( int index, E element);
void add( int index, E element);
E remove( int index);
int indexOf(Object o);
int lastIndexOf(Object o);
ListIterator<E> listIterator();
ListIterator<E> listIterator( int index);
List<E> subList( int fromIndex, int toIndex);
}
ArrayList
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
RandomAccess是一个标记接口，用来表明其支持快速随机访问
AbstractList（这是一个抽象类，对一些基础的list操作进行封装）
2.底层存储
private transient Object[] elementData; private int size;
object数组存储 int来计算容器的大小
transient来修饰了 elementData (transient关键字的作用简单说就是java自带默认机制进行序列化的时候，被其修饰的属性不需要维持)
ArrayList采用了自定义序列化的方式
/** * Save the state of the <tt>ArrayList</tt> instance to a stream (that * is, serialize it). * * @serialData The length of the array backing the <tt>ArrayList </tt> * instance is emitted (int), followed by all of its elements * (each an <tt>Object</tt> ) in the proper order. */ 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 array length s.writeInt( elementData.length ); // Write out all elements in the proper order. for (int i=0; i<size; i++) s.writeObject( elementData[i]); if (modCount != expectedModCount) { throw new ConcurrentModificationException(); } } /** * Reconstitute the <tt>ArrayList</tt> instance from a stream (that is, * deserialize it). */ private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws java.io.IOException, ClassNotFoundException { // Read in size, and any hidden stuff s.defaultReadObject(); // Read in array length and allocate array int arrayLength = s.readInt(); Object[] a = elementData = new Object[arrayLength]; // Read in all elements in the proper order. for (int i=0; i<size; i++) a[i] = s.readObject(); }
序列话时，程序将数组的长度存储在了，队列开头的位置。反序列化，直接读取创建数组。
elementData 是一个数据存储数组，而数组是定长的，它会初始化一个容量，等容量不足时再扩充容量
比如elementData 的长度是10，而里面只保存了3个对象，那么数组中其余的7个元素（null）是没有意义的，所以也就不需要保存，以节省序列化后的内存容量
3.构造方法
/** * 构造一个具有指定容量的list */ public ArrayList( int initialCapacity) { super(); if (initialCapacity < 0) throw new IllegalArgumentException( "Illegal Capacity: " + initialCapacity); this.elementData = new Object[initialCapacity]; } /** * 构造一个初始容量为10的list */ public ArrayList() { this(10); } /** * 构造一个包含指定元素的list，这些元素的是按照Collection的迭代器返回的顺序排列的 */ public ArrayList(Collection<? extends E> c) { elementData = c.toArray(); size = elementData .length; // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652) if (elementData .getClass() != Object[].class) elementData = Arrays.copyOf( elementData, size , Object[].class); }
默认的长度为10
4.增加
/** * 添加一个元素 */ public boolean add(E e) { // 进行扩容检查 ensureCapacity( size + 1); // Increments modCount // 将e增加至list的数据尾部，容量+1 elementData[size ++] = e; return true; } /** * 在指定位置添加一个元素 */ public void add(int index, E element) { // 判断索引是否越界，这里会抛出多么熟悉的异常。。。 if (index > size || index < 0) throw new IndexOutOfBoundsException( "Index: "+index+", Size: " +size); // 进行扩容检查 ensureCapacity( size+1); // Increments modCount // 对数组进行复制处理，目的就是空出index的位置插入element，并将index后的元素位移一个位置 System. arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index); // 将指定的index位置赋值为element elementData[index] = element; // list容量+1 size++; } /** * 增加一个集合元素 */ public boolean addAll(Collection<? extends E> c) { //将c转换为数组 Object[] a = c.toArray(); int numNew = a.length ; //扩容检查 ensureCapacity( size + numNew); // Increments modCount //将c添加至list的数据尾部 System. arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew); //更新当前容器大小 size += numNew; return numNew != 0; } /** * 在指定位置，增加一个集合元素 */ public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) { if (index > size || index < 0) throw new IndexOutOfBoundsException( "Index: " + index + ", Size: " + size); Object[] a = c.toArray(); int numNew = a.length ; ensureCapacity( size + numNew); // Increments modCount // 计算需要移动的长度（index之后的元素个数） int numMoved = size - index; // 数组复制，空出第index到index+numNum的位置，即将数组index后的元素向右移动numNum个位置 if (numMoved > 0) System. arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew, numMoved); // 将要插入的集合元素复制到数组空出的位置中 System. arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew); size += numNew; return numNew != 0; } /** * 数组容量检查，不够时则进行扩容 */ public void ensureCapacity( int minCapacity) { modCount++; // 当前数组的长度 int oldCapacity = elementData .length; // 最小需要的容量大于当前数组的长度则进行扩容 if (minCapacity > oldCapacity) { Object oldData[] = elementData; // 新扩容的数组长度为旧容量的1.5倍+1 int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1; // 如果新扩容的数组长度还是比最小需要的容量小，则以最小需要的容量为长度进行扩容 if (newCapacity < minCapacity) newCapacity = minCapacity; // minCapacity is usually close to size, so this is a win: // 进行数据拷贝，Arrays.copyOf底层实现是System.arrayCopy() elementData = Arrays.copyOf( elementData, newCapacity); } }
当容量大于数组长度的时候，将就容量扩大为原来的1.5倍
5.删除：
/** * 根据索引位置删除元素 */ public E remove( int index) { // 数组越界检查 RangeCheck(index); modCount++; // 取出要删除位置的元素，供返回使用 E oldValue = (E) elementData[index]; // 计算数组要复制的数量 int numMoved = size - index - 1; // 数组复制，就是将index之后的元素往前移动一个位置 if (numMoved > 0) System. arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); // 将数组最后一个元素置空（因为删除了一个元素，然后index后面的元素都向前移动了，所以最后一个就没用了），好让gc尽快回收 // 不要忘了size减一 elementData[--size ] = null; // Let gc do its work return oldValue; } /** * 根据元素内容删除，只删除匹配的第一个 */ public boolean remove(Object o) { // 对要删除的元素进行null判断 // 对数据元素进行遍历查找，知道找到第一个要删除的元素，删除后进行返回，如果要删除的元素正好是最后一个那就惨了，时间复杂度可达O(n) 。。。 if (o == null) { for (int index = 0; index < size; index++) // null值要用==比较 if (elementData [index] == null) { fastRemove(index); return true; } } else { for (int index = 0; index < size; index++) // 非null当然是用equals比较了 if (o.equals(elementData [index])) { fastRemove(index); return true; } } return false; } /* * Private remove method that skips bounds checking and does not * return the value removed. */ private void fastRemove(int index) { modCount++; // 原理和之前的add一样，还是进行数组复制，将index后的元素向前移动一个位置，不细解释了， int numMoved = size - index - 1; if (numMoved > 0) System. arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); elementData[--size ] = null; // Let gc do its work } /** * 数组越界检查 */ private void RangeCheck(int index) { if (index >= size ) throw new IndexOutOfBoundsException( "Index: "+index+", Size: " +size); }
1.数组扩容，2.数组复制，这两个操作都是极费效率的，最惨的情况下(添加到list第一个位置，删除list最后一个元素或删除list第一个索引位置的元素)时间复杂度可达O(n)。
arraylist提供一个可以可以定义初始容量的方法，可减少数组不断地扩容不断地复制
