源码分析（5）-ArrayList、Vector和LinkedList（JDK1.8）

一、概述

1、线程安全：ArrayList和LinkedList非线程安全的、Vector线程安全的。

2、底层数据结构：ArrayList和Vector底层数据结构是数组；LinkedList双向链表。

3、时间复杂度是否受插入和删除元素位置影响：ArrayList和Vector受影响，add(E e)方法时间复杂度O（1）和add(int index, E element)方法时间复杂度O（n-index）；LinkedList受影响，add(E e)方法时间复杂度O（1）和add(int index, E element)方法时间复杂度O（n）。

4、是否支持随机访问：ArrayList和Vector支持；LinkedList不支持。

5、内存空间占用：ArrayList和Vector空间浪费主要体现在在list列表的结尾会预留一定的容量空间；LinkedList空间花费则体现在每一个元素都需要消耗更多的空间（因为要存放直接后继和直接前驱以及数据）。

二、集合UML类图

ArrayList和LinkedList继承和实现相同，LinkedList实现java.util.Deque<E>接口和继承java.util.AbstractSequentialList<E>抽象类。

三、ArrayList源码分析

1、重要成员变量

//数组，存储数据

transient Object[] elementData;

//数组长度

private int size;
//数组结构变更次数
protected transient int modCount = 0;

2、插入

//添加元素

public boolean add(E e) {

        ensureCapacityInternal(size + 1);//确认容量足够

        elementData[size++] = e;

        return true;

}

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {

        ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));

}

//计算容量

private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {

        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {

            return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);//初始化容量10，返回初始容量和需要最小容量选择最大值

        }

        return minCapacity;

    }

//

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {

        modCount++;

        // overflow-conscious code

        if (minCapacity - elementData.length > 0)//最小需要容量大于数组长度，进行扩容

            grow(minCapacity);

}

//扩容

private void grow(int minCapacity) {

        // overflow-conscious code

        int oldCapacity = elementData.length;

        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);扩容1.5倍

        if (newCapacity - minCapacity < 0)//扩容后容量和需要的最小容量

            newCapacity = minCapacity;

        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)

            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);//设置最大容量

        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:

        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);//复制数组

}

//指定位置添加数组

public void add(int index, E element) {

        rangeCheckForAdd(index);

        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!

        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);//复制插入数组

        elementData[index] = element;

        size++;

}

3、删除

//删除元素

public E remove(int index) {

        rangeCheck(index);

        modCount++;

        E oldValue = elementData(index);

        int numMoved = size - index - 1;

        if (numMoved > 0)

            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved);数组复制，index位置以后的元素前移1个位置

        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work

        return oldValue;

}

四、Vector源码分析

成员方法和ArrayList相似，不同之处在于方法都是synchronized同步锁修饰。

1、重要成员变量

//数组，存储数据和ArrayList相同

protected Object[] elementData;

//数组长度，等同于ArrayList的size

protected int elementCount;

//扩容量

protected int capacityIncrement;

2、插入

//添加元素

    public synchronized boolean add(E e) {

        modCount++;

        ensureCapacityHelper(elementCount + 1);//确保容量

        elementData[elementCount++] = e;//尾部添加元素

        return true;

    }

//

    private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {

        // overflow-conscious code

        if (minCapacity - elementData.length > 0)

            grow(minCapacity);//扩容

    }

//

    private void grow(int minCapacity) {

        // overflow-conscious code

        int oldCapacity = elementData.length;

        int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ? capacityIncrement : oldCapacity);//默认扩容2倍

        if (newCapacity - minCapacity < 0)

            newCapacity = minCapacity;

        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)

            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);

        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);//复制数组

    }

五、LinkedList源码分析

1、重要成员变量

//双向链表节点长度

transient int size = 0;

//头结点

transient Node<E> first;

//尾结点

transient Node<E> last;

2、数据结构

    private static class Node<E> {

        E item;//数据

        Node<E> next;//下一个节点

        Node<E> prev;//前一个节点

        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {

            this.item = element;

            this.next = next;

            this.prev = prev;

        }

    }

3、插入

  //插入到头部

    public void addFirst(E e) {

        linkFirst(e);

    }

//

    private void linkFirst(E e) {

        final Node<E> f = first;//头结点

        final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);

        first = newNode;

        if (f == null)//头结点为空

            last = newNode;

        else

            f.prev = newNode;//原头结点的前一个节点指向新节点

        size++;

        modCount++;

    }

//尾部添加节点

    public void addLast(E e) {

        linkLast(e);

    }

//

    void linkLast(E e) {

        final Node<E> l = last;//尾结点

        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);

        last = newNode;

        if (l == null)//尾结点为空，此时头尾节点都是空

            first = newNode;

        else

            l.next = newNode;//尾结点执行新节点

        size++;

        modCount++;

    }

 //插入节点默认在尾部添加

    public boolean add(E e) {

        linkLast(e);

        return true;

    }

//指定位置添加节点

    public void add(int index, E element) {

        checkPositionIndex(index);

        if (index == size)

            linkLast(element);//尾部添加节点

        else

            linkBefore(element, node(index));

    }

//

    void linkBefore(E e, Node<E> succ) {

        // assert succ != null;

        final Node<E> pred = succ.prev;

        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);

        succ.prev = newNode;

        if (pred == null)

            first = newNode;

        else

            pred.next = newNode;

        size++;

        modCount++;

    }

//

    Node<E> node(int index) {

        // assert isElementIndex(index);

        if (index < (size >> 1)) {//插入位置小于0.5*size，正向遍历

            Node<E> x = first;

            for (int i = 0; i < index; i++)//查询待插入位置节点

                x = x.next;

            return x;

        } else {

            Node<E> x = last;

            for (int i = size - 1; i > index; i--)//逆向遍历

                x = x.prev;

            return x;

        }

    }

4、删除

//删除指定位置元素

    public E remove(int index) {

        checkElementIndex(index);

        return unlink(node(index));//遍历查询index位置元素

    }

//

    E unlink(Node<E> x) {//删除数据

        // assert x != null;

        final E element = x.item;

        final Node<E> next = x.next;

        final Node<E> prev = x.prev;

        if (prev == null) {

            first = next;

        } else {

            prev.next = next;

            x.prev = null;

        }

        if (next == null) {

            last = prev;

        } else {

            next.prev = prev;

            x.next = null;

        }

        x.item = null;

        size--;

        modCount++;

        return element;

    }

其他方法不再讲解。

巴特西

源码分析（5）-ArrayList、Vector和LinkedList（JDK1.8）

最新文章

热门文章