淺談ArrayList和LinkedList

文章目錄

• 前言
• ArrayList和LinkedList
• • List的方法
  • ArrayList
  • • add
    • remove
  • LinkedList
  • • remove
    • get和peek
    • push
  • ArrayList和LinkedList的使用場景和差別

前言

最近參加了21天打卡活動，希望可以讓自己養成寫部落格的習慣…

ArrayList和LinkedList

ArrayList和LinkedList都是常用的List類型，兩者都繼承了AbstratctList，并實作List接口。

List的方法

列舉一些常見的方法，ArrayList和LinkedList會實作List裡面的方法

方法	描述
boolean isEmpty()	判斷目前清單是否為空
boolean contains(Object o)	是否包含這個元素
T[] toArray(T[] a)
boolean add(E e)	添加一個元素
boolean remove(Object o)	移除
boolean containsAll(Collection<?> c)
void add(int index, E element)	在固定位置添加元素
int indexOf(Object o)	定位元素
ListIterator listIterator()	周遊清單

上述的方法都是List的常用方法，相信大家都非常的熟悉。

ArrayList

ArrayList是實作List接口的可擴容數組（動态數組），它的内部是基于數組實作的，數組這個結構具有的特點

随機存取：随機存取就是可以通過索引直接通路清單的元素
           

可以實作動态擴容，下面我們來看一下它的源碼實作

屬性	描述
size	清單的元素個數
DEFAULT_CAPACITY	建立一個空對象時的預設大小

我們來看一下ArrayList是怎麼實作動态擴容的。

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);
    }
           

如果當容量比初始容量大時，新的容量相當于是原來的1.5倍這裡

add

ArrayList重載了List的add方法，這裡面重寫的方法有直接添加，和在某一個位置添加一個元素，這裡就可以看出ArrayList的底層是由數組實作的了

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

   
    public void add(int index, E element) {
        rangeCheckForAdd(index);

        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                         size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }
           

這裡采用的是System.arraycopy來進行數組的拷貝，屬于深度拷貝，效率很高。

remove

這裡的移除也是有直接移除某個索引下的資料，但是這裡面有兩個不同的方式移除資料，一個是remove，一個是fastRemove兩種方式移除元素，remove和fastRemove不同的是一個是需要傳回删除的元素，一個是不傳回的。

LinkedList

LinkedList是基于雙向連結清單來實作的，是屬于鍊式存儲，隻能順序存取元素，不能随機存取。

LinkedList的結點結構，包括指向下一個結點的指針next和指向上一個結點的指針prev

private static class Node<E> {
        E item;
        Node<E> next;
        Node<E> prev;

        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    }
           

屬性包括

名稱	描述
size	元素個數
first	頭節點
last	尾節點

remove

移除頭節點，需要更新size大小和把删除的節點為NULL，裡面還有removeRange方法，可以把從fromIndex到toIndex的全部節點釋放掉

public E remove() {
        return removeFirst();
 }
 private E unlinkLast(Node<E> l) {
        // assert l == last && l != null;
        final E element = l.item;
        final Node<E> prev = l.prev;
        l.item = null;
        l.prev = null; // help GC
        last = prev;
        if (prev == null)
            first = null;
        else
            prev.next = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

    public E removeLast() {
        final Node<E> l = last;
        if (l == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkLast(l);
    }
           

get和peek

下面可以來看看LinkedList的通路元素的形式，前面說了這個結構是隻能順序周遊的，不能随機進行通路，需要周遊整個清單，但是我們使用的是雙向連結清單，由于我們維護了頭節點和尾節點，當需要通路元素時，如果根據的是下标（這裡的下标不是數組的下标），先判斷和頭節點近還是和尾節點近，然後再進行順序周遊。

peek方法是通路頭節點。
           

Node<E> node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);
          // 往後
        if (index < (size >> 1)) {
            Node<E> x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } else {
            Node<E> x = last;
            //往前
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }
           

push

向清單中添加元素，我們可以采用offerFirst和offerLast往清單頭部添加元素或者往尾部添加元素，push方法調用的是addFrist方法，采用的是頭插法，删除也是才有删除頭部元素；

ArrayList和LinkedList的使用場景和差別

前面也提到兩者的存取結構是不同的，一個是用數組來操作，一個采用的是雙向連結清單，一般ArrayList用在通路更加多的情況下，由于插入會相對較慢，但是LinkedList采用的是順序通路，在插入和删除較多的場景會更加适用。