ArrayList集合源码分析【java培训】

1、数据结构特点

ArrayList底层数据结构是一个数组,查询元素速度快,增删速度稍慢

2、几个概念:
(1)DEFAULT_CAPACITY：表示数组的初始大小，默认10

(2)size: 表示当前数组的大小

(3)modCount: 统计当前数组元素被修改的次数,只要修改,就+1

3.空参构造方法初始化

public ArrayList() {
//实际大小为{},长度为0的数组
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}

说明: ArrayList无参构造方法初始化时,默认大小是空数组,并不是大家常说的10,

10是在第一次add的时候扩容的数组容量值.

4、第一次添加元素扩容原理

public boolean add(E e) {
//确保数组大小是否足够,不够执行扩容,size为当前数组的大小
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
//直接把元素e保存到数组中
elementData[size++] = e;
return true;
}

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}

private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
//如果是空数组{}
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
//在最小容量minCapacity和DEFAULT_CAPACITY(10)选择一个较大的值
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
//记录修改次数
modCount++;
//如果我们期望的最小容量>数组目前的长度就扩容
if (minCapacity – elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}

private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
//oldCapacity >> 1: 是把oldCapacity/2的意思
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
//如果扩容后的值<我们期望的值,扩容后的值等于我们期望的值
if (newCapacity – minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
//如果扩容后的值>jvm所能分配的数组的最大值,那么就用Integer的最大值
if (newCapacity – MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
//通过复制数组扩容
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

注意:

1.扩容的规则并不是翻倍，是原来容量大小的1.5倍

2.ArrayList中数组的最大长度是Integer.MAX_VALUE,超过这个值,JVM就不会给数组分配内存空间了

3.新增元素时，并没有对值进行严格的校验，所以ArrayList是允许null值的

LinkeList集合

1.数据结构特点:

LinkedList底层数据结构是一个双向链表,链表中的每个节点都可以查找前一个节点或者向后查找后一个节点

2.几个概念:

(1)链表每个节点叫做Node,Node有prev属性,代表前一个节点的地址,next属性代表后一个节点的地址

(2)first是双向链表的头节点,它的前一个节点是null

(3)last是双向链表的尾节点,它的后一个节点是null

(4)链表中如果没有数据,first和last都null

(5)因为是双向链表,只要内存空间足够大,链表的大小是没有限制的

3.链表中的元素(节点)叫做Node,是LinkedList集合的私有静态内部类，代码如下:

private static class Node {
E item;//节点数据
Node next;//下一个节点的地址
Node prev;//前一个节点的地址
//初始化参数顺序是: 前一个节点地址,节点本身的数据,后一个节点地址
Node(Node prev, E element, Node next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}

4.add添加节点(从链表尾部添加)

public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;//链表节点数据可以重复,所以add方法始终返回true
}

//从尾部添加节点
void linkLast(E e) {
//把尾节点地址存储在l中
final Node l = last;
//创建新的节点,参数含义如下
//l是新节点的前一个节点的地址,当前值是尾节点地址值
//e是当前新增节点中保存的数据,当前新增节点的下一个节点是null,因为是在末尾添加
final Node newNode = new Node<>(l, e, null);
//last指向新增节点(新增节点作为尾节点)
last = newNode;
//如果链表为空(第一次添加节点)(l是尾节点,尾节点为空,链表即空),头部和尾部都是指向同一个节点,都是新建的节点
if (l == null)
first = newNode;
else
//链表不是空(非第一次添加节点),把添加新节点之前的尾节点的下一个节点指向新添加的节点
l.next = newNode;
//节点数+1
size++;
//链表的实际修改次数+1
modCount++;
}

5.get(int index)查询节点

public E get(int index) {
checkElementIndex(index);//检查索引值是否越界
return node(index).item;
}
private void checkElementIndex(int index) {
if (!isElementIndex(index))
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private boolean isElementIndex(int index) {
return index >= 0 && index < size;
}

核心根据索引获取节点数据的方法

链表查询某个节点是比较慢的，需要挨个查找才可以

根据链表索引位置查询元素

Node node(int index) {
//如果index处于链表的前半部分,从头开始查,size>>1 是 size/2的意思
if (index < (size >> 1)) {

Node x = first;
//知道for循环到index的前一个node停止
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
//如果index处于链表的后半部分,从尾开始查
Node x = last;
//知道for循环到index的后一个node停止
for (int i = size – 1; i > index; i–)
x = x.prev;
return x;
}
}