Java教程
JDK集合源码之ArrayList解析（附带面试题举例）
本文主要是介绍JDK集合源码之ArrayList解析（附带面试题举例），对大家解决编程问题具有一定的参考价值，需要的程序猿们随着小编来一起学习吧！
JDK集合源码之ArrayList解析（附带面试题举例）
1、ArrayList继承体系
ArrayList又称动态数组，底层是基于数组实现的List，与数组的区别在于，其具备动态扩展的能力。从继承体系图中可以看出。
ArrayList：
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
...
}
- 实现了List、RandomAccess、Cloneable、java.io.Serializable等接口
- 实现了List，具备基础的添加、删除、遍历等操作
- 实现了RandomAccess，具备随机访问的能力
- 实现了Seralizable，可以被序列化
2、ArrayList实现Cloneable、RandomAccess、Serializable接口
实现Cloneable接口，可以被浅拷贝
public Object clone() {
try {
ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();
v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
v.modCount = 0;
return v;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// this shouldn't happen, since we are Cloneable
throw new InternalError(e);
}
}
想要具体了解深拷贝和浅拷贝的朋友可以去看看这篇博客：https://www.cnblogs.com/gesh-code/p/15246798.html
实现了RandomAccess接口，可以提高随机访问列表的效率
ArrayList实现了RandomAccess接口，因此当执行随机访问列表的时候，效率要高于顺序访问列表的效率，我们来看一个例子：
@Test
public void test01(){
ArrayList list=new ArrayList();
for (int i = 0; i <= 99999; i++) { //向集合中添加十万条数据
list.add(i);
}
//测试随机访问的效率：
Long startTime=System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < list.size(); i++) { //随机访问
//从集合中访问每一个元素
list.get(i);
}
Long endTime=System.currentTimeMillis();
System.out.println("随机访问执行所用的时间为："+(endTime-startTime));
//测试顺序访问的效率：
startTime=System.currentTimeMillis();
Iterator it=list.iterator(); //顺序访问，也可以使用增强for
while (it.hasNext()){
//从集合中访问每一个元素
it.next();
}
endTime=System.currentTimeMillis();
System.out.println("执行顺序访问所用时间："+(endTime-startTime));
}
查看输出结果：
随机访问执行所用的时间为：1 执行顺序访问所用时间：4
可以看出实现RandomAccess接口的ArrayList进行随机访问的效率高于进行顺序访问的效率。
作为对比我们再来看一下未实现RandomAccess接口的LinkedList集合，测试随机访问和顺序访问列表的效率对比：
@Test
public void test02(){
LinkedList list=new LinkedList();
for (int i = 0; i <= 99999; i++) { //向集合中添加十万条数据
list.add(i);
}
//测试随机访问的效率：
Long startTime=System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < list.size(); i++) { //随机访问
//从集合中访问每一个元素
list.get(i);
}
Long endTime=System.currentTimeMillis();
System.out.println("随机访问执行所用的时间为："+(endTime-startTime));
//测试顺序访问的效率：
startTime=System.currentTimeMillis();
Iterator it=list.iterator(); //顺序访问，也可以使用增强for
while (it.hasNext()){
//从集合中访问每一个元素
it.next();
}
endTime=System.currentTimeMillis();
System.out.println("执行顺序访问所用时间："+(endTime-startTime));
}
查看输出结果：
随机访问执行所用的时间为：3732 执行顺序访问所用时间：1
由结果可得出结论，没有实现RandomAccess接口的LinkedList集合，测试随机访问的效率远远低于顺序访问。
3、ArrayList 属性
/**
* 默认容量为10
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/**
* 空数组，如果传入的容量为0时使用
*/
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* 默认空容量的数组，长度为10，传入容量的时候使用，添加第一个元素的时候
* 会重新初始为默认容量大小
*/
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* 集合中真正存储数据元素的数组容器
*/
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
/**
* 集合中元素的个数
*/
private int size;
- DEFAULT_CAPACITY：集合的默认容量，默认为10，通过
new ArrayList()创建List实例时的默认集合容量是10. - EMPTY_ELEMENTDATA：空数组，通过
new ArrayList(0)创建List集合实例的时候用的是这个空数组。 - DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA：默认容量空数组，这种是通过
new ArrayList()无参构造方法创建集合的时候用的是这个空数组，与EMPTY_ELEMENTDATA的区别是再添加第一个元素的时候使用这个空数组的会初始化为DEFAULT_CAPACITY（10）个元素。 - elementData：存储数据元素的数组，使用transient修饰，该字段不被序列化。
- size：存储数据元素的个数，elementData数组的长度并不是存储数据元素的个数。
4、ArrayList构造方法
ArrayList(int initialCapacity)有参构造方法
/**
* 构造具有指定初始容量的空数组、
* 传入初始容量，如果大于0就初始化elementData为对应大小，如果等于0就使用EMPTY_ELEMENTDATA空数组
* @param initialCapacity
*/
public ArrayList(int initialCapacity) {
if (initialCapacity > 0) {
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
} else {
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}
ArrayList()空参构造方法
/**
* 构造一个初始容量为10的空数组
* 不传初始容量，初始化为DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA空数组
* 会再添加第一个元素的时候扩容为默认的大小，即10
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
ArrayList(Collection c)有参构造方法
/**
* 把传入集合的元素初始化到ArrayList中
* @param c
*/
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
//将构造方法中的集合参数转换成数组
elementData = c.toArray();
if ((size = elementData.length) != 0) {
//检查c.toArray()返回的是不是Object[]类型，如果不是，重新拷贝成Object[].class类型
if (elementData.getClass() != Object[].class)
//数组的创建与拷贝
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
//如果c是空的集合，则初始化为空数组EMPTY_ELEMENTDATA
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
问题：为什么要检查c.toArray()返回的是不是Object[]类型，重新拷贝成Object[].class类型呢？
首先，我们都知道Object是java中的超级父类，所有类都间接或者直接继承于Object，接着我们来看一个例子：
public class ArrayListTest {
class Father{
}
class Son extends Father{
}
class MyList extends ArrayList<String>{
/**
* 子类重写父类的方法，返回值可以不一样，但这里只能用数组类型
* 换成Object就不行，应该算是java本身的bug
* @return
*/
@Override
public String[] toArray() {
//为了方便举例直接写死
return new String[]{"a","b","c"};
}
}
@Test
public void test01(){
Father[] fathers=new Son[]{};
//输出结果：class [LArrayListTest$Son;
System.out.println(fathers.getClass());
List<String> list=new MyList();
//输出结果：class [Ljava.lang.String;
System.out.println(list.toArray().getClass());
}
}
5.ArrayList相关操作方法
add(E e)添加元素到集合中
添加元素到末尾，平均时间复杂度为O(1)：
/**
* 添加元素到末尾，平均时间复杂度为O(1)
* @param e
* @return
*/
public boolean add(E e) {
//每加入一个元素，minCacpacity大小+1，并检查是否需要扩容
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
//把元素插入到最后一位
elementData[size++] = e;
return true;
}
/**
* 计算最小容量
* @param elementData
* @param minCapacity
* @return
*/
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
//如果是空数组DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
//返回DEFAULT_CAPACITY和minCapacity大的一方
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
/**
* 检查是否需要扩容
* @param minCapacity
*/
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
//扩容
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++; //数组结构被修改的次数
//存储元素的数据长度小于需要的最小容量的时候
if (minCapacity - elementData.length > 0)
//扩容
grow(minCapacity);
}
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
//真正扩容方法 增加增量以确保它至少可以容纳最小容量参数指定的元素数量
private void grow(int minCapacity) {
//原来的容量
int oldCapacity = elementData.length;
//新容量为旧容量的1.5倍
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
//如果新容量已经超过了数组的最大容量MAX_ARRAY_SIZE了，则使用最大容量MAX_ARRAY_SIZE，最大为MAX_VALUE
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
//以新容量拷贝出来一个新数组
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
//当扩容后的新容量大于MAX_ARRAY_SIZE的时候，保证使用最大容量
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
执行流程：
- 检查是否需要扩容
- 如果elementData等于DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，则初始化容量为DEFAULT_CAPACITY；
- 通过
calculateCapacity方法计算所需要的最小容量，确定最小容量后继续调用ensureExplicitCapacity进行扩容 - 真正执行扩容方法，
grow()新容量是老容量的1.5倍（OldCapacity+（OldCapacity>>1）），如果加了这么多发现比需要的容量还小，则以需要的容量为准。 - 创建新容量的数组并把老数组拷贝到新数组。
add(int index,E element)添加元素到指定位置
添加元素到指定位置，平均时间复杂度为O(n)：
/**
* 添加元素到指定位置，平均时间复杂度为O(n)
* @param index 指定要插入的索引
* @param element 要插入的元素
*/
public void add(int index, E element) {
//检查下标是否越界
rangeCheckForAdd(index);
//检查是否需要扩容
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
//将index及其之后的元素往后挪一位，则index位置处就空出来了
//进行了size-索引index次操作
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
//将元素插入到index的位置
elementData[index] = element;
//元素数量增加1
size++;
}
/**
* 检查是否越界
* @param index
*/
private void rangeCheckForAdd(int index) {
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
执行流程：
- 检查索引是否越界
- 检查是否需要扩容
- 把插入索引位置后的元素都往后挪一位
- 在插入索引位置放置插入的元素
- 元素数量+1
addAll(Collection c)添加所有集合参数中的所有元素
求两个集合的并集：
/**
* 将集合c中所有的元素添加到当前ArrayList中
* @param c 要添加的集合
* @return
*/
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
//将集合c转化为数组
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
//检查是否需要扩容
ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount
//将集合c中的元素全部拷贝到数组的最后
System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
//集合中元素个数的大小增加c的大小
size += numNew;
//如果c不为空就返回true，否则返回false
return numNew != 0;
}
get(int index)获取指定索引位置的元素
获取指定索引位置的元素，时间复杂度为O(1)。
/**
* 获取指定索引位置的元素
* @param index 指定索引位置
* @return
*/
public E get(int index) {
//检查是否越界
rangeCheck(index);
//返回数组index位置的元素
return elementData(index);
}
/**
* 检查给定的索引是否在集合有效元素数量范围内
* @param index 给定的索引
*/
private void rangeCheck(int index) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
@SuppressWarnings("unchecked")
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}
执行流程：
- 检查索引是否越界，这里只检查是否越上界，如果越上界则抛出IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));如果越下界抛出的是ArrayIndexOutOfBoundsException异常
- 返回索引位置处的元素（要进行强转）
remove(int index)删除指定索引位置的元素
删除指定索引位置的元素，时间复杂度为O(N)。
/**
* 删除指定索引位置的元素，时间复杂度为O(n)
* @param index 指定的索引
* @return
*/
public E remove(int index) {
//检查是否越界
rangeCheck(index);
//集合底层数组结构修改次数+1
modCount++;
//获取index位置的元素
E oldValue = elementData(index);
//要移动的元素个数
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
//进行了size-索引-1次移动操作
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
//将最后一个元素删除，帮助GC
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
//返回旧值（即被删除的值）
return oldValue;
}
注意：从源码中得出，ArrayList删除元素的时候并没有扩容
remove（Object o）删除指定元素值的元素
删除指定元素值的元素，时间复杂度为O(n)。
/**
* 删除指定元素值的元素，时间复杂度为O(n)
* 要从此列表中删除的元素（如果存在的话）
* @param o
* @return
*/
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
//遍历整个数组，找到元素第一次出现的位置，并将其快速删除
for (int index = 0; index < size; index++)
//如果要删除的元素为null，则以null进行比较，使用==
if (elementData[index] == null) {
fastRemove(index);
return true;
}
} else {
//遍历整个数组，找到元素第一次出现的位置，并将其快速删除
for (int index = 0; index < size; index++)
//如果要删除的元素不为null，则进行比较，使用equals()方法
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
/**
* 专用的remove方法，跳过边界检查，并且不返回删除的值
* @param index
*/
private void fastRemove(int index) {
//集合底层数组结构修改次数+1
modCount++;
//如果index不是最后一位，则将index之后的元素依次往前移动一位
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
}
执行流程：
-
找到第一个等于指定元素值的元素
-
快速删除
fastRemove(int index)相对于remove(int index)少了检查索引越界的操作，可见JDK一直在做性能优化
retainAll（Coolection c）求两个集合的交集
/**
* 求两个集合的交集
* @param c 集合对象
* @return
*/
public boolean retainAll(Collection<?> c) {
//集合对象c不能为null
Objects.requireNonNull(c);
//采用批量删除的方式，这时complement传入true，表示删除不包含在c中的元素
return batchRemove(c, true);
}
/**
* 批量删除元素
* @param c 集合对象
* @param complement 为true表示删除c中不包含的元素
* complement为false表示删除c中包含的元素
* @return
*/
private boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement) {
final Object[] elementData = this.elementData;
/**
* 使用读写两个指针同时遍历数组
* 读指针每次自增1，写指针放入元素的时候才加1
* 这样不需要额外的空间，只需要在原有的数组上操作就可以了
*/
int r = 0, w = 0;
boolean modified = false;
try {
for (; r < size; r++)
//遍历整个数组，如果c中包含该元素，则把该元素放到写指针的位置（以complement为准）
if (c.contains(elementData[r]) == complement)
elementData[w++] = elementData[r];
} finally {
//正常来说r最后是等于size的，除非c.contains()抛出了异常
if (r != size) {
//如果c.contains()出现了异常，则把未读的元素都拷贝到写指针后
System.arraycopy(elementData, r,
elementData, w,
size - r);
w += size - r;
}
if (w != size) {
//将写指针之后的元素置为空，帮助GC
for (int i = w; i < size; i++)
elementData[i] = null;
modCount += size - w;
//新大小等于写指针的位置（因为每写一次写指针就加1，所以新大小正好等于写指针的位置）
size = w;
modified = true;
}
}
//有修改返回true
return modified;
}
执行流程：
- 遍历elementData数组
- 如果元素在c中，则把这个元素添加到elementData数组的w位置并将w位置往后移一位
- 遍历完之后，w之前的元素都是两者共有的，w之后（包含）的元素不说两者共有的
- 将w之后（包含）的元素置为null，方便GC回收
removeAll（Collection c）求两个集合的单方向差集
求两个集合的单方向差集，只保留当前集合中不在c中的元素，不保留在c中不在当前集合中
/**
* Removes from this list all of its elements that are contained in the
* specified collection.
* 从此集合中删除指定的集合中包含的所有元素。
*
* @param c collection containing elements to be removed from this list
* @return {@code true} if this list changed as a result of the call
* @throws ClassCastException if the class of an element of this list
* is incompatible with the specified collection
* (<a href="Collection.html#optional-restrictions">optional</a>)
* @throws NullPointerException if this list contains a null element and the
* specified collection does not permit null elements
* (<a href="Collection.html#optional-restrictions">optional</a>),
* or if the specified collection is null
* @see Collection#contains(Object)
*/
public boolean removeAll(Collection<?> c) {
// 集合c不能为空
Objects.requireNonNull(c);
// 同样调用批量删除方法，这时complement传入false，表示删除包含在c中的元素
return batchRemove(c, false);
}
与retainAll(Collection c)方法类似，只是这里保留的是不在c中的元素。
6、扩展知识
ArrayList所使用的toString()方法分析：
我们都知道ArrayList集合是可以直接使用toString()方法的，那么我们来挖一下ArrayList的toString()方法是如何实现的：
在ArrayList源码中并没有直接的toString()方法，我们需要到其父类AbstractList的父类AbstractCollection中寻找：
public String toString() {
Iterator<E> it = iterator(); //获取迭代器
if (! it.hasNext()) //如果为空直接返回
return "[]";
//StringBuilder进行字符串拼接
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append('[');
for (;;) { //无限循环
E e = it.next(); //迭代器next方法去元素，并将其光标后移
sb.append(e == this ? "(this Collection)" : e);
if (! it.hasNext())
return sb.append(']').toString(); //没有元素了。则拼接右括号
sb.append(',').append(' '); //还有元素存在
}
}
总结： （1）ArrayList内部使用数组存储元素，当数组长度不够的时候进行扩容，每次加一半的空间，ArrayList不会进行缩容。 （2）ArrayList支持随机访问，通过索引访问元素极快，时间复杂度为O（1） （3）ArrayList添加元素到尾部极快，平均时间复杂度为O（1） （4）ArrayList添加元素到中间比较慢，因为要搬移元素，平均时间复杂度为O（n） （5）ArrayList从尾部删除元素极快，时间复杂度为O（1） （6）ArrayList从中间删除元素比较慢，因为要搬移元素，平均时间复杂度为O（n） （7）ArrayList支持求并集，调用addAll（Collection c）方法即可 （8）ArrayList支持求交集，调用retainAll（Collection c）方法即可 （9）ArrayList支持求单向差集，调用removeAll（Collection c）方法即可
答疑问题：elementData设置成了transient，那么ArrayList是怎么把元素序列化的呢？
/**
* 将ArrayList实例的状态保存到流中（对其进行序列化）
* @param s
* @throws java.io.IOException
*/
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException{
//防止序列化期间有修改
int expectedModCount = modCount;
//写出非transient非static属性(会写出size属性)
s.defaultWriteObject();
//写出元素个数
s.writeInt(size);
//依次写出元素
for (int i=0; i<size; i++) {
s.writeObject(elementData[i]);
}
//如果有修改，则抛出异常，以此保证序列化的时候不会执行添加删除等操作
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/**
* 从流中重构ArrayList实例（即反序列化）
*/
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
//读入的时候设置为空数组
elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
//读入非transient非static属性（会读取size属性）
s.defaultReadObject();
// 读入元素个数，没什么用，只是因为写出的时候写了size属性，读入的时候也要按照顺序来读
s.readInt(); // ignored
if (size > 0) {
//计算最小容量
int capacity = calculateCapacity(elementData, size);
SharedSecrets.getJavaOISAccess().checkArray(s, Object[].class, capacity);
//检查是否需要扩容
ensureCapacityInternal(size);
Object[] a = elementData;
// Read in all elements in the proper order.
for (int i=0; i<size; i++) {
//依次读取元素到数组中
a[i] = s.readObject();
}
}
}
查看writeObject()方法可知，先调用s.defaultWriteObject() 方法，再把size写入流中，再把元素一个一个的写入到流中。
一般地，只要实现了Serializable接口即可自动序列化，writeObject()和readObject()是为了自己控制序列化地方式，这两个方式必须声明为private，再java.io.ObjectStreamClass#getPrivateMethod()方法中通过反射获取到writeObject()这个方法。
在ArrayList地writeObject()方法中先调用了s.defaultWriteObject()方法，这个方法是写入非static非transien地属性，在ArrayList中也就是size属性。同样的，在readObject()中先调用了s.defaultyReadObject()方法解析出了size属性。
elementData定义为transient的优势，自己根据size序列化真实的元素，而不是根据数组的长度序列化元素，减少了空间的占用。
7、ArrayList相关面试题
7.1、ArrayList如何进行扩容？
第一次扩容10，以后每次都扩容原容量的1.5倍，扩容通过位运算右移动一位
7.2、ArrayList频繁扩容导致添加新跟那个急剧下降，如何处理？
@Test
public void test06(){
//ArrayList频繁扩容导致添加性能急剧下降，如何处理？
//案例如下：
ArrayList list=new ArrayList();
long startTime=System.currentTimeMillis();
//添加100w条数据到集合中
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
list.add(i);
}
long endTime=System.currentTimeMillis();
System.out.println("优化之前，添加100w数据用时："+(endTime-startTime));
System.out.println("---------------下边是解决方案-------------------");
ArrayList list1=new ArrayList(1000000);
startTime=System.currentTimeMillis();
//添加100w数据到集合中
for (int i = 0; i < 10000000; i++) {
list1.add(i);
}
endTime=System.currentTimeMillis();
System.out.println("优化之后，添加100w条数据用时：" + (endTime - startTime));
}
输出结果：
优化之前，添加100w数据用时：2522 ---------------下边是解决方案------------------- 优化之后，添加100w条数据用时：863
可以看出，如果在大量数据需要添加到集合中的时候，提前定义ArrayList集合的初始容量，从而不用花费大量时间在自动扩容上。
7.3、ArrayList插入或者删除元素是否一定比LinkedList慢？
从二者底层数据结构来说：
- ArrayList是实现了基于动态数组的数据结构
- LinkedList是基于链表的数据结构。
效率对比：
- 首部插入：LinkedList首部插入数据很快，因为只需要修改插入元素前面节点的prev值和next值集合。ArrayList首部插入数据慢，因为数组赋值的方式移位耗时多。
- 中间插入：LinkedList中间插入数据慢，因为遍历链表指针（二分查找）耗时多；ArrayList中间插入数据快，因为定位插入元素位置的速度快，移位操作的元素没那么多。
- 尾部插入：LinkedList尾部插入数据慢，因为遍历链表指针（二分查找）耗时多；ArrayList尾部插入数据快，为定位插入元素位置的速度快，操作后移位操作的数据量较少。
总结：
- 在集合里面插入元素速度比对结果是：首部插入，LinkedList更快；中间和尾部插入，ArrayList更快。
- 在集合里面删除元素类似，首部删除，LinkedList更快；中间和尾部删除，ArrayList更快。
因此，数据量不大的集合，主要进行插入、删除操作，建议使用LinkedList；数据量大的集合，使用ArrayList就可以了，不仅查询速度快，并且插入和删除效率也相对较高。
7.4、ArrayList是线程安全的吗？
答案肯定是否定的，我们来看一个例子：
首先新建一个线程任务类：
public class CollectionTask implements Runnable {
//共享集合
private List<String> list;
public CollectionTask(List<String> list) {
this.list = list;
}
@Override
public void run() {
try {
Thread.sleep(50);
} catch (InterruptedException e) {
e.printStackTrace();
}
//把当前线程名字加入到集合中
list.add(Thread.currentThread().getName());
}
}
测试代码：
@Test
public void test03() throws InterruptedException {
//创建集合
List<String> list=new ArrayList<>();
//创建线程任务
CollectionTask collectionTask=new CollectionTask(list);
//开启50个任务
for (int i = 0; i < 50; i++) {
new Thread(collectionTask).start();
}
//确保子线程执行完毕
Thread.sleep(3000);
/**
* 如果ArrayList是线程安全的，则遍历集合可以得到50条数据
* 打印集合长度为50
* 否则说明其不说线程安全的
*/
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
System.out.println(list.get(i));
}
System.out.println("--------------------------------");
System.out.println("集合长度："+list.size());
}
}
输出：
null null Thread-1 Thread-3 Thread-5 Thread-7 Thread-4 Thread-30 Thread-33 Thread-32 Thread-31 Thread-28 Thread-29 Thread-27 Thread-25 Thread-26 Thread-23 Thread-22 Thread-24 Thread-21 Thread-20 Thread-17 Thread-16 Thread-19 Thread-18 Thread-13 Thread-12 Thread-15 Thread-9 Thread-8 Thread-14 Thread-11 Thread-10 null Thread-48 Thread-45 Thread-44 Thread-41 Thread-40 Thread-37 Thread-36 Thread-47 Thread-46 Thread-43 Thread-42 Thread-39 Thread-38 Thread-35 Thread-34 -------------------------------- 集合长度：49
因此，得出结论，ArrayList并不是线程安全的集合！如果需要保证线程安全，建议使用Vector集合，其是线程安全的，但是相对于ArrayLisyt来说，效率较低。
而Vector相对于ArrayList之所以是线程安全的，就在于其add()为集合添加元素的方法：
// 可以看出Vector的add方法加上了synchronized 同步关键字
public synchronized void addElement(E obj) {
modCount++;
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
elementData[elementCount++] = obj;
}
除了Vector集合外，还可以使用为如下方式：
List<String> list = new ArrayList<>(); List<String> synchronizedList = Collections.synchronizedList(list);
这样得到的synchronized也是线程安全的！
注意：什么情况下不用给ArrayList加同步锁呢？
- 第一：在单线程的情况下不需要加锁，为效率问题考虑！
- 第二，当ArrayList作为局部变量的时候不需要加锁，因为局部变量属于某一线程，而我们把上述例子中是把ArrayLIst作为成员变量来使用，成员变量的集合是需要被所有线程共享的，这是需要加锁！
7.5、如何赋值某个ArrayList到另外一个Arraylist中去呢？你能列举几种？
- 使用clone()方法，因为ArrayList方法实现了Cloneable接口，可以被克隆
- 使用ArrayList构造方法，
ArrayList(Collection<? extends E> c) - 使用
addAll(Collection<? extends E> c) - 自己写一个循环去一个一个add
7.6 、ArrayList如何做到并发修改，而不出现并发修改异常？
问题：已知成员变量集合存储N多用户名称，在多线程环境下，使用迭代器在读取集合数据的同时，如何保证还可以正常地写入数据到集合？
新建一个线程任务类：
/**
* @Description: 线程任务类，使用ArrayList在多线程环境下，修改集合数据，
* 且不出现并发修改异常
*/
public class CollectionThread implements Runnable{
private static ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
static {
list.add("Jack");
list.add("Amy");
list.add("Lucy");
}
@Override
public void run() {
for (String value : list){
System.out.println(value);
// 在读取数据的同时又向集合写入数据
list.add("Coco");// 会出现并发修改异常
}
}
}
测试在多线程环境下读取共享集合数据地同时向其写入：
/**
* @Description: 面试问题：
* 已知成员变量集合存储N多用户名称，在多线程的环境下，使用迭代器在读取集合数据的同时，
* 如何保证还可以正常的写入数据到集合？
*/
public class Test03 {
public static void main(String[] args) {
// 创建线程任务
CollectionThread collectionThread = new CollectionThread();
// 开启10条线程
for (int i = 0; i < 10; i++) {
new Thread(collectionThread).start();
}
}
}
测试结果：
Jack Jack Jack Jack Jack Jack Jack Jack Jack Jack Exception in thread "Thread-0" Exception in thread "Thread-1" Exception in thread "Thread-4" Exception in thread "Thread-5" Exception in thread "Thread-8" java.util.ConcurrentModificationException at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:909) at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:859) at com.haust.list.CollectionThread.run(CollectionThread.java:21) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) Exception in thread "Thread-9" java.util.ConcurrentModificationException at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:909) at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:859) at com.haust.list.CollectionThread.run(CollectionThread.java:21) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) Exception in thread "Thread-2" java.util.ConcurrentModificationException at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:909) at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:859) at com.haust.list.CollectionThread.run(CollectionThread.java:21) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) java.util.ConcurrentModificationException at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:909) at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:859) at com.haust.list.CollectionThread.run(CollectionThread.java:21) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) java.util.ConcurrentModificationException at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:909) at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:859) at com.haust.list.CollectionThread.run(CollectionThread.java:21) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) java.util.ConcurrentModificationException at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:909) at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:859) at com.haust.list.CollectionThread.run(CollectionThread.java:21) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) java.util.ConcurrentModificationException at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:909) at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:859) at com.haust.list.CollectionThread.run(CollectionThread.java:21) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) Exception in thread "Thread-7" Exception in thread "Thread-6" java.util.ConcurrentModificationException at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:909) at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:859) at com.haust.list.CollectionThread.run(CollectionThread.java:21) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) Exception in thread "Thread-3" java.util.ConcurrentModificationException at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:909) at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:859) at com.haust.list.CollectionThread.run(CollectionThread.java:21) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748) java.util.ConcurrentModificationException at java.util.ArrayList$Itr.checkForComodification(ArrayList.java:909) at java.util.ArrayList$Itr.next(ArrayList.java:859) at com.haust.list.CollectionThread.run(CollectionThread.java:21) at java.lang.Thread.run(Thread.java:748)
出现并发修改异常，为解决此问题呢，java引入了一个可以保证读和写都是线程安全地集合（读写分离集合）：CopyonWriteArrayList
所以解决方案就是：
// private static ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
// 使用读写分离集合替换掉原来的ArrayList
private static CopyOnWriteArrayList<String> list = new CopyOnWriteArrayList<String>();
static {
list.add("Jack");
list.add("Amy");
list.add("Lucy");
}
@Override
public void run() {
for (String value : list){
System.out.println(value);
// 在读取数据的同时又向集合写入数据
list.add("Coco");// 会出现并发修改异常
}
}
这篇关于JDK集合源码之ArrayList解析（附带面试题举例）的文章就介绍到这儿，希望我们推荐的文章对大家有所帮助，也希望大家多多支持为之网！
您可能喜欢
-
Springboot应用的多环境打包入门11-23
-
Springboot应用的生产发布入门教程11-23
-
Python编程入门指南11-23
-
Java创业入门：从零开始的编程之旅11-23
-
Java创业入门：新手必读的Java编程与创业指南11-23
-
Java对接阿里云智能语音服务入门详解11-23
-
Java对接阿里云智能语音服务入门教程11-23
-
JAVA对接阿里云智能语音服务入门教程11-23
-
Java副业入门：初学者的简单教程11-23
-
JAVA副业入门：初学者的实战指南11-23
-
JAVA项目部署入门：新手必读指南11-23
-
Java项目部署入门：新手必看指南11-23
-
Java项目部署入门：新手必读指南11-23
-
Java项目开发入门：新手必读指南11-23
-
JAVA项目开发入门：从零开始的实用教程11-23
栏目导航
