1数据结构-1.3-List(深入底层)

List是一个有序的集合,和set不同的是,List允许存储项的值为空,也允许存储相等值的存储项

本文参考了一下博客
1.https://blog.csdn.net/wz249863091/article/details/52853360
2.https://blog.csdn.net/zxt0601/article/details/77281231

1.ArrayList

ArrayList是一个数组实现的列表,由于是以数组的形式存储,决定了特点是查询快,插入删除慢。(因为指向索引位置插入对象时,会将指定索引位置及之后的所有对象相应向后移动一位)。

  • ArrayList初始容量是10。
  • 如果能预先知道数据项的个数,尽量使用initialCapacity带参的构造函数,因为无参的在扩充容量的时候要不停的调Arrays.copyof()方法,扩展数组大小造成性能浪费。
  • add操作:不管是不是指定index的add操作,都会先确认当前的数组空间是否够插入数据。ArrayList默认每次都是自增50%(10,15,22,33...)的大小再和minCapacity比较,如果还是不够,就把当前的size扩充至minCapacity。如果是在中间插入,需要用到System.arraycopy,把index开始所有的数据向后移动一位再进行插入。
  • 减少扩容带来的性能问题可以通过,1)
public ArrayList(int initialCapacity) {} //构造方法,指定集合的大小。

2)在需要扩容的时候,手动调用方法扩容。

public void ensureCapacity(int minCapacity) {}

不过该方法是ArrayList的API,不是List接口里的,所以使用时需要强转:
((ArrayList)list).ensureCapacity(20);

优点

1.底层是数组,根据下标查找的时间复杂段为O(1)。

缺点

1.因其底层数据结构是数组,所以可想而知,它是占据一块连续的内存空间(容量就是数组的length),所以它也有数组的缺点,空间效率不高。
2.线程不安全,主要体现在,在做add和remove等操作的时候,整个方法不是原子的。以增操作为案例
源码:

public boolean add(E e) {    
        // 确定ArrayList的容量大小    
        ensureCapacity(size + 1);  // Increments modCount!!    
        // 添加e到ArrayList中    
        elementData[size++] = e;    
        return true;    
    }

// 若ArrayList的容量不足以容纳当前的全部元素,设置 新的容量=“(原始容量x3)/2 + 1”    
    public void ensureCapacity(int minCapacity) {    
        // 将“修改统计数”+1,该变量主要是用来实现fail-fast机制的    
        modCount++;    
        int oldCapacity = elementData.length;    
        // 若当前容量不足以容纳当前的元素个数,设置 新的容量=“(原始容量x3)/2 + 1”    
        if (minCapacity > oldCapacity) {    
            Object oldData[] = elementData;    
            int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;    
            //如果还不够,则直接将minCapacity设置为当前容量  
            if (newCapacity < minCapacity)    
                newCapacity = minCapacity;    
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);    
        }    
    }

而elementData[size++] = e; 其实可以看成两步

  1. elementData[size] = e;
  2. size ++;
    ①假设A线程执行完第一条语句时,CPU暂停执行A线程转而去执行B线程,此时ArrayList的size并没有加一,这时在ArrayList中B线程就会覆盖掉A线程赋的值,而此时,A线程和B线程先后执行size++,便会出现值为null的情况;
    ②至于异常情况中会出现的ArrayIndexOutOfBoundsException异常,
    则是A线程在执行ensureCapacity(size+1)后没有继续执行,此时恰好minCapacity等于oldCapacity,B线程再去执行,同样由于minCapacity等于oldCapacity,ArrayList并没有增加长度,B线程可以继续执行赋值(elementData[size] = e)并size ++也执行了,此时,CPU又去执行A线程的赋值操作,由于size值加了1,size值大于了ArrayList的最大长度,
    因此便出现了ArrayIndexOutOfBoundsException异常。

解决:
如果需要在多线程中使用,可以采用list<Object> list =Collections.synchronizedList(new ArrayList<Object>)来创建一个ArrayList对象。

2.Vector

Vector就是ArrayList的线程安全版,它的方法前都加了synchronized锁,其他实现逻辑都相同。
如果对线程安全要求不高的话,可以选择ArrayList,毕竟synchronized也很耗性能。

3.LinkedList

LinkedList还是一个双向链表。
跟数据结构里的链表是一样的,只不过C里面的是指针之前前后节点,java是用的对象。

通过上面对ArrayList和LinkedList的分析,可以理解List的3个特性
1.是按顺序查找
2.允许存储项为空
3.允许多个存储项的值相等

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