ArrayList源码解析：扩容机制与LinkedList、Vector对比

"这篇文档主要介绍了Java中ArrayList的底层源码分析，包括ArrayList的时间复杂度、自动扩容机制、add和remove方法的解析，以及ArrayList与LinkedList、Vector的区别。此外，还涉及了数据结构的相关知识，如线性查找的时间复杂度，并提到了LinkedList的折半查找原理。适合对JavaSE有一定基础，特别是对源码感兴趣的读者学习，通过阅读可以理解ArrayList的内部实现细节以及不同数据结构的选择依据。" ArrayList是Java中常用的一种动态数组，它的特点是线程不安全，提供快速的随机访问，但插入和删除操作相对较慢。ArrayList的数据结构基于数组实现，其内部元素类型为Object，默认容量为10。由于基于数组，因此通过元素下标查询元素的时间复杂度为O(1)，非常高效。 当调用ArrayList的add方法时，会先检查当前数组容量是否足够，如果不足则会触发扩容操作。扩容的机制是将现有容量扩大1.5倍（即原容量加原容量的一半）。首次创建ArrayList时，如果传入的初始容量小于默认值，系统会使用默认值10。扩容时，会创建一个新的更大容量的数组，并使用Arrays.copyOf()方法复制原有元素到新数组中。 ArrayList的remove方法涉及到元素的移动，由于数组中元素顺序的关联性，删除一个元素后，后面的元素都需要向前移动一位以填补空缺。这个操作的时间复杂度为O(n)，因为可能需要移动n/2个元素。 ArrayList与LinkedList、Vector的主要区别在于： 1. 线程安全性：ArrayList和LinkedList是非线程安全的，而Vector是线程安全的，但在多线程环境下，Vector的性能通常较差，因为其同步操作降低了效率。 2. 插入和删除效率：ArrayList适合随机访问和修改，插入和删除元素在数组中间或末尾时效率较低，时间复杂度为O(n)。LinkedList适合频繁的插入和删除操作，尤其是位于链表中间的操作，但随机访问元素的效率较低，时间复杂度为O(n)。 3. 内存占用：ArrayList按需动态扩容，内存连续；LinkedList每个节点占用额外的内存用于存储指针，内存分布不连续。 阅读时，建议结合源码逐步理解，并注意分析不同操作的时间复杂度，这对于优化代码性能和选择合适的数据结构非常重要。对于LinkedList的折半查找原理，它通常出现在有序链表中，通过二分查找法可以将查找效率提升到O(logn)。了解这些知识可以帮助开发者更好地选择和使用Java集合类。