ArrayList源码解析:扩容机制与LinkedList、Vector对比
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更新于2024-08-04
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"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。
2019-03-29 上传
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