ArrayList

ArrayList/Vector 的底层分析

ArrayList

ArrayList 实现于 ListRandomAccess 接口。可以插入空数据,也支持随机访问。

ArrayList相当于动态数据,其中最重要的两个属性分别是:
elementData 数组,以及 size 大小。
在调用 add() 方法的时候:

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

  • 首先进行扩容校验。
  • 将插入的值放到尾部,并将 size + 1 。

如果是调用 add(index,e) 在指定位置添加的话:

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

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

  • 也是首先扩容校验。
  • 接着对数据进行复制,目的是把 index 位置空出来放本次插入的数据,并将后面的数据向后移动一个位置。

其实扩容最终调用的代码:

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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);
}

也是一个数组复制的过程。

由此可见 ArrayList 的主要消耗是数组扩容以及在指定位置添加数据,在日常使用时最好是指定大小,尽量减少扩容。更要减少在指定位置插入数据的操作。

序列化

由于 ArrayList 是基于动态数组实现的,所以并不是所有的空间都被使用。因此使用了 transient 修饰,可以防止被自动序列化。

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transient Object[] elementData;

因此 ArrayList 自定义了序列化与反序列化:

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private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException{
// Write out element count, and any hidden stuff
int expectedModCount = modCount;
s.defaultWriteObject();

// Write out size as capacity for behavioural compatibility with clone()
s.writeInt(size);

// Write out all elements in the proper order.
//只序列化了被使用的数据
for (int i=0; i<size; i++) {
s.writeObject(elementData[i]);
}

if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}

private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;

// Read in size, and any hidden stuff
s.defaultReadObject();

// Read in capacity
s.readInt(); // ignored

if (size > 0) {
// be like clone(), allocate array based upon size not capacity
ensureCapacityInternal(size);

Object[] a = elementData;
// Read in all elements in the proper order.
for (int i=0; i<size; i++) {
a[i] = s.readObject();
}
}
}

当对象中自定义了 writeObject 和 readObject 方法时,JVM 会调用这两个自定义方法来实现序列化与反序列化。

从实现中可以看出 ArrayList 只序列化了被使用的数据。

Vector

Voctor 也是实现于 List 接口,底层数据结构和 ArrayList 类似,也是一个动态数组存放数据。不过是在 add() 方法的时候使用 synchronize 进行同步写数据,但是开销较大,所以 Vector 是一个同步容器并不是一个并发容器。

以下是 add() 方法:

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public synchronized boolean add(E e) {
modCount++;
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
elementData[elementCount++] = e;
return true;
}

以及指定位置插入数据:

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public void add(int index, E element) {
insertElementAt(element, index);
}
public synchronized void insertElementAt(E obj, int index) {
modCount++;
if (index > elementCount) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index
+ " > " + elementCount);
}
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, elementCount - index);
elementData[index] = obj;
elementCount++;
}

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