Java 的 ArrayList 的底层数据结构，javaarraylist

Java 的 ArrayList 的底层数据结构，javaarraylist

1. 数据结构--ArrayList源码摘要

Java代码 

1. public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>  
2.         implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable  
3. {  
4.     ......  
5.   
6.     /** 
7.      * The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored. 
8.      * The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. 
9.      */  
10.     private transient E[] elementData;  
11.   
12.   
13.     /** 
14.      * The size of the ArrayList (the number of elements it contains). 
15.      * 
16.      * @serial 
17.      */  
18.     private int size;  
19.    ......  
20. }  

 

 

 

ArrayList 的底层最重要的两个属性：Object 数组和 size 属性。

 

 

2. ArrayList 的底层数组的调整

add方法--ArrayList源码摘要

Java代码 

1.    public boolean add(E o) {  
2. ensureCapacity(size + 1);  // Increments modCount!!  
3. elementData[size++] = o;  
4. return true;  
5.    }  

 

 

ensureCapacity方法--ArrayList源码摘要

Java代码 

1.    public void ensureCapacity(int minCapacity) {  
2. modCount++;  
3. int oldCapacity = elementData.length;  
4. if (minCapacity > oldCapacity) {  
5.     Object oldData[] = elementData;  
6.     int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;  
7.         if (newCapacity < minCapacity)  
8.     newCapacity = minCapacity;  
9.     elementData = (E[])new Object[newCapacity];  
10.     System.arraycopy(oldData, 0, elementData, 0, size);  
11. }  
12.    }  

 

 

2点结论：

  a. ArrayList 是通过将底层 Object 数组复制的方式（System.arraycopy方法）来处理数组的增长；

  b. 当ArrayList 的容量不足时，其扩充容量的方式：先将容量扩充至当前容量的1.5倍，若还不够，则将容量扩充至当前需要的数量。

(见代码： int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;

          if (newCapacity < minCapacity)
           newCapacity = minCapacity;

)

 

 

顺便看看 remove 方法

remove 方法--ArrayList源码摘要

Java代码 

1.    public boolean remove(Object o) {  
2. if (o == null) {  
3.            for (int index = 0; index < size; index++)  
4.     if (elementData[index] == null) {  
5.         fastRemove(index);  
6.         return true;  
7.     }  
8. } else {  
9.     for (int index = 0; index < size; index++)  
10.     if (o.equals(elementData[index])) {  
11.         fastRemove(index);  
12.         return true;  
13.     }  
14.        }  
15. return false;  
16.    }  

 

 

fastRemove 方法--ArrayList源码摘要

Java代码 

1. private void fastRemove(int index) {  
2.     modCount++;  
3.     int numMoved = size - index - 1;  
4.     if (numMoved > 0)  
5.         System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,   
6.                          numMoved);  
7.     elementData[--size] = null; // Let gc do its work  
8. }  

 

 

private void fastRemove(int index) 可见，ArrayList 的元素移除后，也是通过 Object 数组复制的方式（System.arraycopy方法）来处理数组的变化； size 总是记录着当前的数组元素的数量。

 

 

这也就解释了 ArrayList 的特点：增加、删除和移动元素的效率低（数组复制过程消耗资源较多）； 而查找元素和更新元素的效率高。（如下所示）

 

get 方法--ArrayList 源码摘要

Java代码 

1.    public E get(int index) {  
2. RangeCheck(index);  
3.   
4. return elementData[index];  
5.    }  

 

 

set 方法--ArrayList 源码摘要

Java代码 

1.    public E set(int index, E element) {  
2. RangeCheck(index);  
3.   
4. E oldValue = elementData[index];  
5. elementData[index] = element;  
6. return oldValue;  
7.    }  

 

 

 

3. ArrayList与Vector的区别

 

1） vector 是线程同步的，所以它也是线程安全的，而arraylist 是线程异步的，是不安全的。如果不考虑到线程的安全因素，一般用 arraylist效率比较高。

 

2）如果集合中的元素的数目大于目前集合数组的长度时，vector 增长率为目前数组长度的100%, 而arraylist 增长率为目前数组长度的50% .如果在集合中使用数据量比较大的数据，用vector有一定的优势。

 

3）如果查找一个指定位置的数据，vector和arraylist使用的时间是相同的，都是O(1) ,这个时候使用vector和arraylist都可以。

 

而如果移动一个指定位置的数据花费的时间为O(n-i)n为总长度，这个时候就应该考虑到使用linklist ,因为它移动一个指定位置的数据所花费的时间为0(1),而查询一个指定位置的数据时花费的时间为0(i)。