背景介紹

對(duì)于ArrayList集合可能大家并不陌生，但ArrayList集合的擴(kuò)容機(jī)制大家是否了解呢？我們今天著重來(lái)看看

適用于什么場(chǎng)景？

檢索比較多的場(chǎng)景

ArrayList特點(diǎn)

• 1、ArrayList集合底層采用了數(shù)據(jù)這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是Object類型
• 2、ArrayList的默認(rèn)初始容量為10，擴(kuò)容因子為1.5
• 3、建議給定一個(gè)預(yù)估計(jì)的初始化容量，減少數(shù)組擴(kuò)容的次數(shù)，這是ArrayList集合比較重要的優(yōu)化策略.因?yàn)樵谠跀U(kuò)容的同時(shí)需要將原來(lái)數(shù)組中的數(shù)據(jù)復(fù)制到新數(shù)組里，但如果要插入大量數(shù)據(jù)時(shí)，賦值數(shù)組的形式效率很低，所以大多數(shù)情況下會(huì)使用帶參構(gòu)造函數(shù)，傳入一個(gè)預(yù)估計(jì)容量，提前定義好容量。
• 4、ArrayList是非線程安全的

實(shí)戰(zhàn)演練

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ListTest {
public static void main(String[] args) {
    List<String> list = new ArrayList<String>();
    list.add("b");//第一個(gè)，索引下標(biāo)0
    list.add("d");
    list.add("c");
    list.add("a");
    list.add("d"); //允許使用重復(fù)元素

    System.out.println(list);  //輸出結(jié)果：[b, d, c, a, d]
    System.out.println(list.get(2));  //輸出指定下標(biāo)的元素，輸出結(jié)果：c

    list.add(1,"f");//在指定索引下標(biāo)位置添加元素
    System.out.println(list); //輸出結(jié)果：[b, f, d, c, a, d]，原來(lái)下標(biāo)為1和1之后的下標(biāo)索引位置的元素自動(dòng)向后移動(dòng)

    List<String> a = new ArrayList<String>();
    a.add("123");
    a.add("456");
    list.addAll(2,a);  //在指定索引下標(biāo)的位置插入集合
    System.out.println(list);//輸出結(jié)果：[b, f, 123, 456, d, c, a, d]

    //獲取指定元素在集合中第一次出現(xiàn)的索引下標(biāo)
    System.out.println(list.indexOf("d")); //輸出結(jié)果：4
    //獲取指定元素在集合中最后一次出現(xiàn)的索引下標(biāo)
    System.out.println(list.lastIndexOf("d"));//輸出結(jié)果：7

    list.remove(2);  //根據(jù)指定的索引下標(biāo)移除元素
    System.out.println(list);  //輸出結(jié)果：[b, f, 456, d, c, a, d]

    list.set(1,"ff"); //根據(jù)指定的索引下標(biāo)修改元素
    System.out.println(list); //輸出結(jié)果：[b, ff, 456, d, c, a, d]

    //根據(jù)索引下標(biāo)的起始位置截取一段元素形成一個(gè)新的集合，截取的時(shí)候，包含開(kāi)始的索引不包含結(jié)束時(shí)的索引
    List<String> sublist= list.subList(2,4);
    System.out.println(sublist);//輸出結(jié)果：[456, d]

    System.out.println(list.size());//輸出結(jié)果7
    }
}

import java.util.LinkedList;
import java.util.List;

public class ListTest {
public static void main(String[] args){
    List l1 = new LinkedList();
    for(int i = 0;i<=5;i++){
    l1.add("a"+i);
    }

    System.out.print(l1);
    l1.add(3,"a100");
    System.out.println(l1);
    l1.set(6,"a200");
    System.out.println(l1);
    System.out.print((String)l1.get(2)+" ");
    System.out.println(l1.indexOf("a3"));
    l1.remove(1);
    System.out.println(l1);
    }
}

輸出結(jié)果：

[a0,a1,a2,a3,a4,a5]

[a0,a1,a2,a100,a3,a4,a5]

[a0,a1,a2,a100,a3,a4,a200]

a2 4

[a0,a2,a100,a3,a4,a200]

ArrayList擴(kuò)容機(jī)制

ArrayList的使用前不需要像數(shù)組一樣提前定義大小空間，容量是隨著使用時(shí)自動(dòng)增長(zhǎng)的，那為什么在使用ArrayList的add方法添加元素的時(shí)候底層還需要判斷集合的容量是否能夠放下要添加的元素呢？

又沒(méi)有定義固定大小直接放進(jìn)去不就好了嗎？

add方法添加分為三步：

• ①、判斷集合容量是否滿足添加的元素
• ②、添加元素
• ③、集合長(zhǎng)度+1

解答：

用戶不需要提前定義大小，那是因?yàn)榈讓幽J(rèn)已經(jīng)定義好了大小。

其實(shí)是有一個(gè)邊界值的，并不是無(wú)限增長(zhǎng)的。

使用時(shí)增加，是因?yàn)榈讓佑袛U(kuò)展因子(擴(kuò)容因子是1.5)，當(dāng)數(shù)量達(dá)到數(shù)組的百分之多少的時(shí)候就會(huì)擴(kuò)容。ArrayList默認(rèn)的初始大小是10

問(wèn)題：大家可以思考思考為什么ArrayList底層擴(kuò)容因子是1.5？為什么不是1.3、2.4……？

ArrayList的底層擴(kuò)容因子是1.5，而不是其他數(shù)字，是為了在平衡內(nèi)存使用和性能之間找到一個(gè)合適的折中方案。

下面是一些原因：

1. 內(nèi)存分配的效率：擴(kuò)容因子的選擇會(huì)影響內(nèi)存分配的效率。如果擴(kuò)容因子過(guò)小，每次擴(kuò)容都只增加少量的容量，這會(huì)導(dǎo)致頻繁的內(nèi)存分配操作，增加了時(shí)間和空間的開(kāi)銷。而如果擴(kuò)容因子過(guò)大，每次擴(kuò)容都會(huì)增加大量的容量，這可能會(huì)導(dǎo)致浪費(fèi)過(guò)多的內(nèi)存。1.5是一個(gè)相對(duì)較小的擴(kuò)容因子，可以在一定程度上平衡內(nèi)存使用和性能。
2. 數(shù)據(jù)遷移的代價(jià)：當(dāng)ArrayList需要擴(kuò)容時(shí)，需要將原有數(shù)據(jù)遷移到新的更大的數(shù)組中。擴(kuò)容因子的選擇會(huì)影響數(shù)據(jù)遷移的頻率和代價(jià)。較小的擴(kuò)容因子會(huì)導(dǎo)致更頻繁的數(shù)據(jù)遷移，而較大的擴(kuò)容因子會(huì)減少數(shù)據(jù)遷移的次數(shù)。1.5作為一個(gè)相對(duì)較小的擴(kuò)容因子，可以在一定程度上減少數(shù)據(jù)遷移的代價(jià)。
3. 性能和空間的平衡：ArrayList旨在提供高效的隨機(jī)訪問(wèn)和動(dòng)態(tài)增長(zhǎng)的能力。選擇1.5作為擴(kuò)容因子可以在一定程度上平衡性能和空間的需求。較小的擴(kuò)容因子可以減少內(nèi)存的浪費(fèi)，而較大的擴(kuò)容因子可以減少內(nèi)存分配的頻率。

綜上所述，ArrayList的特點(diǎn)如下

• 1、ArrayList集合底層采用了數(shù)據(jù)這種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，是Object類型
• 2、ArrayList的默認(rèn)初始容量為10，擴(kuò)容因子為1.5
• 3、建議給定一個(gè)預(yù)估計(jì)的初始化容量，減少數(shù)組擴(kuò)容的次數(shù)，這是ArrayList集合比較重要的優(yōu)化策略.因?yàn)樵谠跀U(kuò)容的同時(shí)需要將原來(lái)數(shù)組中的數(shù)據(jù)復(fù)制到新數(shù)組里，但如果要插入大量數(shù)據(jù)時(shí)，賦值數(shù)組的形式效率很低，所以大多數(shù)情況下會(huì)使用帶參構(gòu)造函數(shù)，傳入一個(gè)預(yù)估計(jì)容量，提前定義好容量。
• 4、ArrayList是非線程安全的

總結(jié)

需要注意的是，擴(kuò)容因子的選擇并不是一個(gè)固定的標(biāo)準(zhǔn)，可以根據(jù)具體的應(yīng)用場(chǎng)景和性能需求進(jìn)行調(diào)整。

在實(shí)際使用中，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)和性能測(cè)試來(lái)選擇合適的擴(kuò)容因子，以滿足應(yīng)用的需求。

以上為個(gè)人經(jīng)驗(yàn)，希望能給大家一個(gè)參考，也希望大家多多支持腳本之家。

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