Java & Android 集合框架 #1 ArrayList 可以完全替代数组吗?

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学习数据结构与算法的关键在于掌握问题背后的算法思维框架,你的思考越抽象,它能覆盖的问题域就越广,理解难度也更复杂。在实际的业务开发中,往往不需要我们手写数据结构,而是直接使用标准库的数据结构 / 容器类。

本文是 Java & Android 集合框架系列的第 1 篇文章,完整文章目录请移步到文章末尾~

前言

大家好,我是小彭。

在前面的文章里,我们学习了很多数据结构与算法思想。在实际的业务开发中,往往不需要我们手写数据结构,而是直接使用标准库的数据结构 / 容器类。

在后续的文章里,我们将以 Java 语言为例,分析从 ArrayList 到 LinkedHashMap 等一系列标准库容器类,最后再有一篇总结回顾,请关注。


思维导图:


1. 说一下 ArrayList 和 LinkedList 的区别?

  • 1、数据结构: 在数据结构上,ArrayList 和 LinkedList 都是 “线性表”,都继承于 Java 的 List 接口。另外 LinkedList 还实现了 Java 的 Deque 接口,是基于链表的栈或队列,与之对应的是 ArrayDeque 基于数组的栈或队列;

  • 2、线程安全: ArrayList 和 LinkedList 都不考虑线程同步,不保证线程安全;

  • 3、底层实现: 在底层实现上,ArrayList 是基于动态数组的,而 LinkedList 是基于双向链表的。事实上,它们很多特性的区别都是因为底层实现不同引起的。比如说:

    • 在遍历速度上: 数组是一块连续内存空间,基于局部性原理能够更好地命中 CPU 缓存行,而链表是离散的内存空间对缓存行不友好;

    • 在访问速度上: 数组是一块连续内存空间,支持 O(1) 时间复杂度随机访问,而链表需要 O(n) 时间复杂度查找元素;

    • 在添加和删除操作上: 如果是在数组的末尾操作只需要 O(1) 时间复杂度,但在数组中间操作需要搬运元素,所以需要 O(n)时间复杂度,而链表的删除操作本身只是修改引用指向,只需要 O(1) 时间复杂度(如果考虑查询被删除节点的时间,复杂度分析上依然是 O(n),在工程分析上还是比数组快);

    • 额外内存消耗上: ArrayList 在数组的尾部增加了闲置位置,而 LinkedList 在节点上增加了前驱和后继指针。


2. ArrayList 源码分析

这一节,我们来分析 ArrayList 中主要流程的源码。

2.1 ArrayList 的属性

ArrayList 的属性很好理解,底层是一个 Object 数组,我要举手提问:

  • 🙋🏻‍♀️疑问 1: 为什么 elementData 字段不声明 private 关键字?
  • 🙋🏻‍♀️疑问 2: 为什么 elementData 字段声明 transient 关键字?
  • 🙋🏻‍♀️疑问 3: 为什么elementData 字段不声明为泛型类型 E
  • 🙋🏻‍♀️疑问 4: 为什么 ArrayList 的最大容量是 Integer.MAX_VALUELong.MAX_VALUE 不行吗?
  • 🙋🏻‍♀️疑问 5: 为什么 ArrayList 的最大容量是 MAX_VALUE - 8,一定会减 8 吗?

这些问题我们在分析源码的过程中回答。疑问这么多,ArrayList 瞬间不香了。

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
    // new ArrayList() 默认初始容量
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    // new ArrayList(0) 的全局空数组
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    // new ArrayList() 的全局空数组
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    // 修改次数记录
    protected transient int modCount = 0;

    // 数组的最大长度
    // 疑问 4:为什么 ArrayList 的最大容量是 Integer.MAX_VALUE,Long.MAX_VALUE 不行吗?
    // 疑问 5:为什么 ArrayList 的最大容量是 MAX_VALUE - 8,一定会减 8 吗?
    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8

    // 疑问 1:为什么不声明 private(后文回答)
    // 疑问 2:为什么声明 transient(后文回答)
    // 疑问 3:为什么不声明为泛型类型 E
    // 底层数组
    transient Object[] elementData;

    // 数组的有效长度(不是 elementData.length)
    private int size;

    // size() 返回的是数组的有效长度(合理,底层数组我们不关心)
    public int size() {
        return size;
    }
}

2.2 ArrayList 的构造方法

ArrayList 有三个构造函数:

  • 1、带初始容量的构造方法: 如果初始容量大于 0,则创建指定长度的数组。如果初始容量是 0,则指向第 1 个全局空数组 ;EMPTY_ELEMENTDATA
  • 2、无参构造方法: 指向第 2 个全局空数组 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
  • 3、带集合的构造方法: 将集合转为数组,如果数组为空,则指向第 1 个全局空数组 EMPTY_ELEMENTDATA

可以看到,除了指定大于 0 的初始容量外,ArrayList 在构造时不会创建数组,而是指向全局空数组,这是懒初始化的策略。

构造器的源码不难,但小朋友总有太多的问号,举手提问 🙋🏻‍♀️:

  • 🙋🏻‍♀️疑问 6:既然都是容量为 0 ,为什么 ArrayList 要区分出 2 个空数组?

这个问题直接回答吧:ArrayList 认为无参构造函数应该使用默认行为,在首次添加数据时会创建长度为 10(DEFAULT_CAPACITY) 的默认初始数组;而显示设置初始容量为 0 是开发者的显式意图,所以不使用默认初始数组,在首次添加数据时只会创建长度为 1 (size + 1)的数组(可以结合后文源码理解下)。

  • 🙋🏻‍♀️疑问 7: 在带集合的构造方法中,为什么会存在集合转化后的数组类型不是 Object[].class 的情况?
// 带初始容量的构造方法
public ArrayList(int initialCapacity) {
    if (initialCapacity > 0) {
        // 创建 initialCapacity 长度的数组
        this.elementData = new Object[initialCapacity];
    } else if (initialCapacity == 0) {
        // 指向第 1 个全局空数组
        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
    } else {
        // 不合法的初始容量
        throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+initialCapacity);
    }
}

// 无参构造方法
public ArrayList() {
    // 指向第 1 个全局空数组
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}

// 带集合的构造方法
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
    // 将集合转为数组
    elementData = c.toArray();
    if ((size = elementData.length) != 0) {
        // 疑问 7:这一个条件语句好奇怪,toArray() 的返回值类型就是 Object[] 啊?
        if (elementData.getClass() != Object[].class)
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
    } else {
        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
}

public Object[] toArray() {
    return Arrays.copyOf(elementData, size);
}

2.3 ArrayList 的添加与扩容方法

ArrayList 可以在数组末尾或数组中间添加元素:

  • 如果是在数组末尾添加,均摊时间只需要 O(1) 时间复杂度;
  • 如果在数组中间添加,由于需要搬运数据,所以需要 O(n) 时间复杂度。

添加前会先检查数据容量,不足会先扩容:

  • 在使用无参构造器初始化时,首次添加元素时会直接扩容到 10 的容量;
  • 在其他情况,会直接扩容到旧容量的 1.5 倍,而不是扩容到最小容量要求。

不管是扩容到 10 还是扩容到 1.5 倍,都是为了防止频繁扩容,避免每次 add 添加数据都要扩容一次。

现在,我们可以回到一些小朋友的疑问:

  • 🙋🏻‍♀️疑问 4:为什么 ArrayList 的最大容量是 Integer.MAX_VALUELong.MAX_VALUE 不行吗?

本质上看,应该说是数组长度的限制,而不是 ArrayList 长度的限制。在 《对象的内存分为哪几个部分?》 这篇文章里,我们讨论过对象的内存布局。数组对象的长度是记录在对象头中的 “数组长度” 字段中,这个字段是 4 字节,正好就是 Integer 也是 4 个字节,所以限制为 Integer.MAX_VALUE,而不能使用 Long.MAX_VALUE

不对啊,Java Integer 是有符号整数,所以 Integer.MAX_VALUE 只有 31 位有效位,还少了 1 位呢。没错,是少了一位。如果要榨干这 1 位容量,当然可以用 long 类型并且限制到 32 位能够表示的最大正整数上,并且在源码中到处加上数组越界判断,想想就不稳定的。相比之下,限制数组长度为 int 类型且最大长度为 Integer.MAX_VALUE,如果有超过 Integer.MAX_VALUE 存储容量的需求,那就创建两个数组呀:)你觉得哪种更好。

Java 对象内存布局

  • 🙋🏻‍♀️疑问 5:为什么 ArrayList 的最大容量是 MAX_VALUE - 8,一定会减 8 吗?

依然与对象的内存布局有关。在 Java 虚拟机垃圾回收算法中,需要计算对象的内存大小,计算结果是存储在 jint 类型变量(Java int 类型在 JNI 中的映射)中的。如果数组的长度是 MAX_VALUE,那么加上对象头之后就整型溢出了,所以 ArrayList 会预先减掉对象头可能占用的 8 个字节。对象头的具体大小取决于虚拟机实现,减 8 是相对保守的。

其实,ArrayList 的最大容量也不一定会减 8,如果最小容量要求是超过 MAX_ARRAY_SIZE 的,那么还是会扩容到 MAX_VALUE 。这有点摆烂的意思,会不会溢出运行时再说。

数组长度溢出

OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
  • 🙋🏻‍♀️疑问 8:不应该是 elementData.length - minCapacity > 0 吗? 这是考虑到整型溢出的情况,minCapacity 溢出就变成负数了。
// 在数组末尾添加元素
public boolean add(E e) {
    // 先确保底层数组容量足够容纳 size + 1,不足会扩容
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    // 在 size + 1 的位置赋值
    elementData[size++] = e;
    return true;
}

// 在数组中间插入元素
public void add(int index, E element) {
    // 范围检查
    rangeCheckForAdd(index);
    // 先确保容量足够容纳 size + 1,不足会扩容
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    // 先搬运数据腾出空位
    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);
    // 在 index 的位置赋值
    elementData[index] = element;
    // 长度加一
    size++;
}

// 在数组末尾添加集合
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
    // 集合转数组
    Object[] a = c.toArray();
    // 先确保底层数组容量足够容纳 size + numNew,不足会扩容
    int numNew = a.length;
    ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount
    // 搬运原数据
    System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
    // 长度加 numNew
    size += numNew;
    return numNew != 0;
}

// 在数组中间插入集合
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
    // 略,原理类似
}

// 尝试扩容
// (提示:源码调用了 calculateCapacity() 函数,这里做内联简化)
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    // 使用无参构造器初始化时,指定扩容为 10 
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
        minCapacity =  Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }
    ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    modCount++;
    // 疑问 8:不应该是 elementData.length - minCapacity > 0 吗?
    // 如果底层数组长度不够 minCapacity 最小容量要求,则需要扩容
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}

private void grow(int minCapacity) {
    // 旧容量
    int oldCapacity = elementData.length;
    // 新容量 = 旧容量 * 1.5 倍(有可能整型溢出)
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    // 如果新容量小于最小容量要求,则使用最小容量(addAll 大集合的情况)
    if (newCapacity - minCapacity < 0) {
        newCapacity = minCapacity;
    }
    // (提示:上一个 if 的 newCapacity 有可能是溢出的)
    // 如果新容量超出最大数组长度限制,说明无法扩容 1.5 倍,回归到 minCapacity 上
    // (提示:源码调用了 hugeCapacity() 函数,这里做内联简化)
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) {
        // 最小容量要求发生整型溢出,无法满足要求,只能直接抛出 OOM
        if (minCapacity < 0) throw new OutOfMemoryError();
        // 如果最小容量要求超出最大数组长度限制,则扩容到 MAX_VALUE(说明不一定会减 8)
        // 否则,扩容到最大数组长度限制(MAX_VALUE - 8)
        newCapacity = (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE;
    }
    // 扩容到 newCapacity 长度
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
    // 已经内联简化到 grow 方法中
}

除了扩容之外,ArrayList 还支持缩容,将底层数组的容量缩小到实际元素的数量:

// 缩容
public void trimToSize() {
    modCount++;
    if (size < elementData.length) {
        elementData = (size == 0) ? EMPTY_ELEMENTDATA : Arrays.copyOf(elementData, size);
    }
}

另外,因为扩容涉及到数据搬运操作,所以如果能事先知道数据的容量,最好在创建 ArrayList 时就显式指定数据量大小。

2.4 ArrayList 的迭代器

Java 的 foreach 是语法糖,本质上也是采用 iterator 的方式。ArrayList 提供了 2 个迭代器:

  • iterator():Iterator(): 单向迭代器
  • ListIterator listIterator(): 双向迭代器

在迭代器遍历数组的过程中,有可能出现多个线程并发修改数组的情况,造成数据不一致甚至数组越界,所以 Java 很多容器类的迭代器中都有 fail-fast 机制。

如果在迭代的过程中发现 expectedModCount 变化,说明数据被修改,此时就会提前抛出 ConcurrentModificationException 异常(当然也不一定是被其他线程修改)。

private class Itr implements Iterator<E> {
    int cursor;       // index of next element to return
    int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
    // 创建迭代器是会记录外部类的 modCount
    int expectedModCount = modCount;
    ...

    Itr() {}

    public boolean hasNext() {
        return cursor != size;
    }

    @SuppressWarnings("unchecked")
    public E next() {
        // 检查
        checkForComodification();
        ...
    }

    public void remove() {
        ...
        // 更新
        expectedModCount = modCount;
    }
}
  • 🙋🏻‍♀️疑问 1:为什么 elementData 字段不声明 private 关键字?

在注释中的解释是:“non-private to simplify nested class access”。但我们知道在 Java 中,内部类是可以访问外部类的 private 变量的,所以这就说不通的。我的理解是:因为内部类在编译后会生成独立的 Class 文件,如果外部类的 elementData 字段是 private 类型,那么编译器就需要在 ArrayList 中插入 getter / setter,并通过方法调用,而 non-private 字段就可以直接访问字段。

2.5 ArrayList 的序列化过程

  • 🙋🏻‍♀️疑问 2:为什么 elementData 字段声明 transient 关键字?

ArrayList 重写了 JDK 序列化的逻辑,只把 elementData 数组中有效元素的部分序列化,而不会序列化整个数组。

// 序列化和反序列化只考虑有效元素
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) throws java.io.IOException{
    // Write out element count, and any hidden stuff
    int expectedModCount = modCount;
    s.defaultWriteObject();

    // 写入数组长度
    s.writeInt(size);

    // 写入有效元素
    for (int i=0; i<size; i++) {
        s.writeObject(elementData[i]);
    }

    if (modCount != expectedModCount) {
        throw new ConcurrentModificationException();
    }
}

2.6 ArrayList 的 clone() 过程

ArrayList 中的 elementData 数组是引用类型,因此在 clone() 中需要实现深拷贝,否则原对象与克隆对象会相互影响:

public Object clone() {
    try {
        ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();
        // 拷贝数组对象
        v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
        // 修改计数归零
        v.modCount = 0;
        return v;
    } catch (CloneNotSupportedException e) {
        // this shouldn't happen, since we are Cloneable
        throw new InternalError(e);
    }
}

2.7 为什么阿里巴巴要求谨慎使用 subList API?

在 《阿里巴巴 Java 开发手册》中,有关于 ArrayList#subList API 的规定。为什么阿里巴巴要做这样的限制呢?

  • 【强制】ArrayList 的 subList 结果不可强转成 ArrayList,否则会抛出 ClassCastException 异常;
  • 【强制】在 subList 场景中,高度注意对原集合元素的增加或删除,均会导致子列表的遍历、增加、删除产生 ConcurrentModificationException 异常。

这是因为 subList API 只是提供通过起始索引 fromIndex 和终止索引 toIndex 包装了一个原 ArrayList 的 “视图窗口” ,并不是真的截取并创建了一个新的 ArrayList,所以强制类型转换就会抛出 ClassCastException 异常。

此时,在 ArrayList 或 SubList 上做修改,要注意相互之间的影响:

  • 在 ArrayList 或 SubList 上修改元素,都会同步更新到对方(因为底层都是 ArrayList 本身);
  • 在 SubList 上增加或删除元素,会影响到 ArrayList;
  • 在 ArrayList 上增加或删除元素,会导致 SubList 抛出 ConcurrentModificationException 异常。

ArrayList.java

public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
    subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size);
    return new SubList(this, 0, fromIndex, toIndex);
}

private class SubList extends AbstractList<E> implements RandomAccess {
    // 原 ArrayList
    private final AbstractList<E> parent;
    private final int parentOffset;
    private final int offset;
    int size;

    SubList(AbstractList<E> parent, int offset, int fromIndex, int toIndex) {
        this.parent = parent;
        this.parentOffset = fromIndex;
        this.offset = offset + fromIndex;
        this.size = toIndex - fromIndex;
        // modCount 记录
        this.modCount = ArrayList.this.modCount;
    }

    public E set(int index, E e) {
        rangeCheck(index);
        // 在 ArrayList 上增加或删除元素,会导致 SubList 抛出 ConcurrentModificationException 异常
        checkForComodification();
        // 在 SubList 上增加或删除元素,会影响到 ArrayList;
        E oldValue = ArrayList.this.elementData(offset + index);
        ArrayList.this.elementData[offset + index] = e;
        return oldValue;
    }
}

2.8 ArrayList 如何实现线程安全?

有 4 种方式:

  • 方法 1 - 使用 Vector 容器: Vector 是线程安全版本的数组容器,它会在所有方法上增加 synchronized 关键字;
  • 方法 2 - 使用 Collections.synchronizedList 包装类: 原理也是在所有方法上增加 synchronized 关键字;
  • 方法 3 - 使用 CopyOnWriteArrayList 容器: 基于加锁的 “读写分离” 和 “写时复制” 实现的动态数组,适合于读多写少,数据量不大的场景。
  • 方法 4 - 使用 ArrayBlockingQueue 容器: 基于加锁的阻塞队列,适合于带阻塞操作的生产者消费者模型。

提示: 关于 CopyOnWriteArrayList 的更多内容,去看看专栏文章 《CopyOnWriteArrayList 是如何保证线程安全的?》


3. Arrays#ArrayList:世界上的另一个我

事实上,在 Java 环境中有两个 ArrayList,这或许是一个隐藏的彩蛋(坑):

  • ArrayList: 一般认为的 ArrayList,是一个顶级类;
  • Arrays#ArrayList: Arrays 的静态内部类,和上面这个 ArrayList 没有任何关系。

其实,Arrays#ArrayList 的定位就是在数组和和 List 直接切换而已。Arrays 提供了数组转 List 的 API,而 Arrays#ArrayList 也提供了 List 转数组的 API(这些 API 第一个 ArrayList 中也都有…)

回过头看剩下的 2 个问题:

  • 🙋🏻‍♀️疑问 3:为什么 elementData 字段不声明为泛型类型 E

泛型擦除后等于 Object[] elementData,没有区别。

  • 🙋🏻‍♀️疑问 7:在带集合的构造方法中,为什么会存在集合转化后的数组类型不是 Object[].class 的情况?

这是因为有些 List 集合的底层数组不是 Object[] 类型,有可能是 String[] 类型。而在 ArrayList#toArray() 方法中,返回值的类型是 Object[] 类型,有类型错误风险。

例如:在这段代码中,ArrayList 接收一个由 String 数组转化的 List,最后在 ArrayList#toArray() 返回的 Object 数组中添加一个 Object 对象,就出现异常了:

示例代码

// 假设没有特殊处理
List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("list"));
// class java.util.ArrayList
System.out.println(list.getClass());

Object[] listArray = list.toArray();
// 如果过没有特殊处理,实际类型是 [Ljava.lang
System.out.println(listArray.getClass());
// 如果过没有特殊处理,将抛出 ArrayStoreException 异常
listArray[0] = new Object();

源码摘要:

Arrays.java

public static <T> List<T> asList(T... a) {
    return new ArrayList<>(a);
}

private static class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements RandomAccess, java.io.Serializable {
    // 泛型擦除后:Object[] a;
    private final E[] a;

    // 泛型擦除后:Object[] array;
    // Java 数组是协变的,能够接收 String[] 类型的数组
    ArrayList(E[] array) {
        // 赋值
        a = Objects.requireNonNull(array);
    }

    // 实际返回的数组可能是 Object[] 类型,也可能是 String[] 类型
    @Override
    public Object[] toArray() {
        return a.clone();
    }
}

ArrayList.java

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
    transient Object[] elementData;

    // 带集合的构造方法
    public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        // 将集合转为数组
        elementData = c.toArray();
        if ((size = elementData.length) != 0) {
            // 疑问 7:这一个条件语句好奇怪,toArray() 的返回值类型就是 Object[] 啊?
            if (elementData.getClass() != Object[].class)
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
        } else {
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    }

    public Object[] toArray() {
        return Arrays.copyOf(elementData, size);
    }
}

4. ArrayList 这么好用,可以完全替代数组吗?

大多数场景可以,但不能完全替代。

ArrayList 是基于 Object 数组封装的动态数组,我们不需要关心底层数组的数据搬运和扩容等逻辑,因此在大多数业务开发场景中,除非是为了最求极致的性能,否则直接使用 ArrayList 代替数组是更好的选择。

那么,ArrayList 有哪些地方上比数组差呢?

  • 举例 1 - ArrayList 等容器类不支持 int 等基本数据类型,所以必然存在装箱拆箱操作;

  • 举例 2 - ArrayList 默认的扩容逻辑是会扩大到原容量的 1.5 倍,在大数据量的场景中,这样的扩容逻辑是否多余,需要打上问题;

  • 举例 3 - ArrayList 的灵活性不够。ArrayList 不允许底层数据有空洞,所有的有效数据都会 “压缩” 到底层数组的首部。因此,当需要基于数组二次开发容器时,ArrayList 并不是一个好选择。

    • 例如,使用 ArrayList 开发栈的结构或许合适,可以在数组的尾部操作数据。但使用 ArrayList 开发队列就不合适,因为在数组的首部入队或出队需要搬运数据;

    • 而数组没有这些约束,我们可以将数组设计为 “环形数组”,就可以避免入队和出队时搬运数据。例如 Java 的 ArrayBlockingQueueArrayDeque 就是基于数组的队列。


5. 总结

  • 1、ArrayList 是基于数组封装的动态数组,封装了操作数组时的搬运和扩容等逻辑;

  • 2、在构造 ArrayList 时,除了指定大于 0 的初始容量外,ArrayList 在构造时不会创建数组,而是指向全局空数组,这是懒初始化的策略;

  • 3、在添加数据时会先检查数据容量,不足会先扩容。首次添加默认会扩容到 10 容量,后续会扩容到旧容量的 1.5 倍,这是为了避免反复扩容;

  • 4、因为扩容涉及到数据搬运操作,所以如果能事先知道数据的容量,最好在创建 ArrayList 时就显式指定数据量大小;

  • 5、ArrayList 重写了序列化过程,只处理数组中有效的元素;

  • 6、ArrayList 的 subList API 只是提供视图窗口,并不是创建新列表;

  • 7、ArrayList 在大多数场景中可以代替数组,但在高性能和二次封装的场景中,ArrayList 无法替代数组。

在下一篇文章里,我们来讨论 ArrayList 的孪生兄弟 —— LinkedList。请关注。

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参考资料


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