java 解开一个list java list源码解析

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网络小墨舞风 2023-10-27 09:02:13

文章标签 java 解开一个list java list p2p ci 文章分类 Java 后端开发

1. LinkedList

LinkedList内部结构是双向链表，继承 AbstractSequentialList 类（继承自 AbstractList），除了实现List接口外还实现了Deque队列接口。它线程不安全。

LinkedList成员变量以及Node节点的数据结构如下（阅读其源码可知，节点中的item元素可以为null）：

public class LinkedList<E> ... {   
    transient int size = 0;
    transient Node<E> first;
    transient Node<E> last;
}

private static class Node<E> {
        E item;
        Node<E> next;
        Node<E> prev;
    }

它的UML类图如下：

java 解开一个list java list源码解析_list

源码：双向链表，感觉没啥好说的……

接下来讲下ArrayList吧

2. ArrayList

工作中用的最多的List。ArrayList 同样继承了AbstractSequentialList 类，本质上是一个数组，所以它支持随机访问。set/get时效率优于LinkedList；add/remove时输于LinkedList，因为ArrayList可能扩容、移位等。（数组与链表的区别，没啥好说的）它线程不安全。

ArrayList成员变量如下：

public class ArrayList ... {

    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    // 用于空实例的共享空数组实例
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    // 用于默认大小的空实例的共享空数组实例。我们将其与空元素数据区分开来，以便了解添加第一个元素时要膨胀多少。
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    // 存储ArrayList元素的数组缓冲区。
    transient Object[] elementData;

    private int size;

}

它的UML图如下：

java 解开一个list java list源码解析_p2p_02

ArrayList的扩容操作：

private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        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:
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

不难看出，ArrayList每次扩容时扩容capacity数组容量的1.5倍。

3. Vector

Vector，向量也，底层也是数组，初始化容量与ArrayList都默认为10，同样支持随机访问，不同的是它是线程安全的，那为啥它是线程安全的呢？那是因为它主要的方法加了 synchronized 关键字（这种锁粒度太粗了，况且Vector还有数组扩容的耗时操作，所以不推荐为了线程安全性而使用Vector）。

它的UML图如下：

java 解开一个list java list源码解析_list_03

它的成员变量如下：

// 保存的数组
    protected Object[] elementData;

    // 元素个数
    protected int elementCount;
    
    // 容量自增的量。如果容量增量小于或等于零，则每次需要增长时，向量的容量都会翻倍。
    protected int capacityIncrement;

    // 要分配的最大数组大小。由于虚拟机在数组中保留一些头文字，尝试分配更大的数组可能会导致OOM：请求的数组大小超过VM限制
    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

构造函数如下：

public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) {
        super();
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity);
        this.elementData = new Object[initialCapacity];
        this.capacityIncrement = capacityIncrement;
    }

扩容函数如下：

private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
                                         capacityIncrement : oldCapacity);
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

如代码所说，Vector 每次扩容时都会增加capacityIncrement大小，不够则将数组扩大一倍（容易越界或造成空间浪费）。如果新数组长度 < 原数组长度，不够的位置将被截断；相反的，多余的位置将被填充null。Vector扩容时，使用到 Arrays.copyOf() 数组复制操作，频繁扩容比较耗时。