Java技能培训：List集合源码分析

　　一、ArrayList集合

　　1.数据结构特点

　　ArrayList底层数据结构是一个数组,查询元素速度快,增删速度稍慢

　　2.几个概念:

　　(1)DEFAULT_CAPACITY: 表示数组的初始大小,默认10

　　(2)size: 表示当前数组的大小

　　(3)modCount: 统计当前数组元素被修改的次数,只要修改,就+1

　　3.空参构造方法初始化

　　4.第一次添加元素扩容原理

public boolean add(E e) {
        //确保数组大小是否足够,不够执行扩容,size为当前数组的大小
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        //直接把元素e保存到数组中
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}

private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
    //如果是空数组{}
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
        //在最小容量minCapacity和DEFAULT_CAPACITY(10)选择一个较大的值
        return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }
    return minCapacity;
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    //记录修改次数
    modCount++;
    //如果我们期望的最小容量>数组目前的长度就扩容
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}

private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    //oldCapacity >> 1: 是把oldCapacity/2的意思
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    //如果扩容后的值<我们期望的值,扩容后的值等于我们期望的值
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    //如果扩容后的值>jvm所能分配的数组的最大值,那么就用Integer的最大值
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    //通过复制数组扩容
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

　　注意:

　　1.扩容的规则并不是翻倍,是原来容量大小的1.5倍

　　2.ArrayList中数组的最大长度是Integer.MAX_VALUE,超过这个值,JVM就不会给数组分配内存空间了

　　3.新增元素时,并没有对值进行严格的校验,所以ArrayList是允许null值的

　　二、LinkeList集合

　　1.数据结构特点:

　　LinkedList底层数据结构是一个双向链表,链表中的每个节点都可以查找前一个节点或者向后查找后一个节点

　　2.几个概念:

　　(1)链表每个节点叫做Node,Node有prev属性,代表前一个节点的地址,next属性代表后一个节点的地址

　　(2)first是双向链表的头节点,它的前一个节点是null

　　(3)last是双向链表的尾节点,它的后一个节点是null

　　(4)链表中如果没有数据,first和last都null

　　(5)因为是双向链表,只要内存空间足够大,链表的大小是没有限制的

　　3.链表中的元素(节点)叫做Node,是LinkedList集合的私有静态内部类,代码如下:

private static class Node<E> {
        E item;//节点数据
        Node<E> next;//下一个节点的地址
        Node<E> prev;//前一个节点的地址
        //初始化参数顺序是: 前一个节点地址,节点本身的数据,后一个节点地址
        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    }

　　4.add添加节点(从链表尾部添加)

public boolean add(E e) {
    linkLast(e);
    return true;//链表节点数据可以重复,所以add方法始终返回true
}

//从尾部添加节点
void linkLast(E e) {
    //把尾节点地址存储在l中
    final Node<E> l = last;
    //创建新的节点,参数含义如下
    //l是新节点的前一个节点的地址,当前值是尾节点地址值
    //e是当前新增节点中保存的数据,当前新增节点的下一个节点是null,因为是在末尾添加
    final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
    //last指向新增节点(新增节点作为尾节点)
    last = newNode;
    //如果链表为空(第一次添加节点)(l是尾节点,尾节点为空,链表即空),头部和尾部都是指向同一个节点,都是新建的节点
    if (l == null)
        first = newNode;
    else
        //链表不是空(非第一次添加节点),把添加新节点之前的尾节点的下一个节点指向新添加的节点
        l.next = newNode;
    //节点数+1
    size++;
    //链表的实际修改次数+1
    modCount++;
}　

       5.get(int index)查询节点

    public E get(int index) {
        checkElementIndex(index);//检查索引值是否越界
        return node(index).item;
    }
    private void checkElementIndex(int index) {
        if (!isElementIndex(index))
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
    }
    private boolean isElementIndex(int index) {
        return index >= 0 && index < size;
    }
    核心根据索引获取节点数据的方法
    链表查询某个节点是比较慢的,需要挨个查找才可以

根据链表索引位置查询元素
Node<E> node(int index) {
    //如果index处于链表的前半部分,从头开始查,size>>1 是 size/2的意思
    if (index < (size >> 1)) {
       
        Node<E> x = first;
        //知道for循环到index的前一个node停止
        for (int i = 0; i < index; i++)            
            x = x.next;
        return x;
    } else {
        //如果index处于链表的后半部分,从尾开始查
        Node<E> x = last;
        //知道for循环到index的后一个node停止
        for (int i = size - 1; i > index; i--)
            x = x.prev;
        return x;
    }
}　

       从源码中发现,LinkedList并没有采用从头循环到尾的做法,而是采取了简单二分查找法,

　　首先看index是在链表的左半部分还是右半部分.如果是在左半部分,就从左侧开始找,

　　如果实在链表的有伴部分,就从右侧开始找.这种方式,循环的次数至少降低了一半,提高查询性能。

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　　作者：黑马程序员Java培训学院

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