Java大课堂：常用数据结构二(List)

List框架

 

List是一个接口，继承Collection接口，但是添加了size，get等方法。由于有很多方法和Collection是重合的，因此用一个抽象类AbstractCollection来实现一些默认方法，然后AbstractList继承这个抽象类。

List家族最重要的是ArrayList和LinkedList。我主要来介绍这两个list。

 

应用场景

学东西的最终目的是为了能够理解、使用它。下面先概括的说明一下各个List的使用场景，后面再分析原因。
如果涉及到“栈”、“队列”、“链表”等操作，应该考虑用List，具体的选择哪个List，根据下面的标准来取舍。
1、对于需要快速插入，删除元素，应该使用LinkedList。
2、对于需要快速随机访问元素，应该使用ArrayList。
3、 对于“单线程环境” 或者 “多线程环境，但List仅仅只会被单个线程操作”，此时应该使用非同步的类(如ArrayList)。对于“多线程环境，且List可能同时被多个线程操作”，此时，应该使用同步的类(如Vector)。

4、因为性能问题，一般不建议用vector和stack。如需要使用栈，可以考虑deque

 

常见用法

</pre><pre name="code" class="java">public static void main(String []args){
//初始化
List<String> arrayList = Arrays.asList("abc","ab","1234");
List<String> linkedList = new LinkedList<String>(arrayList);

//遍历
for(String str : arrayList){
System.out.println(str);
}

//插入删除
arrayList.add("king");
linkedList.remove("ab");
}

 

源码分析

大家都知道，ArrayList适合随机读写。linkedList适合插入删除。那么这是为什么呢？我将从源码角度来分析这一问题。

首先来看看两者的数据结构。

在ArrayList是transient Object[] elementData.

在LinkedList是  transient Node<E> first;

可以看出两者的不同，一个是数组，另一个是指针。

现在来看看最主要的方法。add和get。

先是ArrayList。

public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}

注意这个ensureCapacityInternal函数，继续向下看。

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}

 

第一句，如果数组为默认空数组，那么最小需要的容量为max(10,inCapcity)

继续向下看。

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;

// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}

最小需要的容量大于数组实际长度，就需要扩大。见下面的函数。

   private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
可以看出新的容量是原来容量的1.5倍。

这里需要分清容量和size的区别。容量是ArrayList最大能放的数据大小。Size是当前放的数据大小。

Get就比较简单，就不细说了。

    public E get(int index) {
rangeCheck(index);
return elementData(index);
}
 

现在看看LikedList的add方法。

    public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}

void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last;
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
last = newNode;
if (l == null)
first = newNode;
else
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
 

linkLast是将数据放到链表最后。