背景介紹

對于ArrayList集合可能大家并不陌生，但ArrayList集合的擴容機制大家是否了解呢？我們今天著重來看看

適用于什么場景？

檢索比較多的場景

ArrayList特點

• 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，擴容因子為1.5
• 3、建議給定一個預(yù)估計的初始化容量，減少數(shù)組擴容的次數(shù)，這是ArrayList集合比較重要的優(yōu)化策略.因為在在擴容的同時需要將原來數(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，賦值數(shù)組的形式效率很低，所以大多數(shù)情況下會使用帶參構(gòu)造函數(shù)，傳入一個預(yù)估計容量，提前定義好容量。
• 4、ArrayList是非線程安全的

實戰(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，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]，原來下標(biāo)為1和1之后的下標(biāo)索引位置的元素自動向后移動

    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新的集合，截取的時候，包含開始的索引不包含結(jié)束時的索引
    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擴容機制

ArrayList的使用前不需要像數(shù)組一樣提前定義大小空間，容量是隨著使用時自動增長的，那為什么在使用ArrayList的add方法添加元素的時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？

又沒有定義固定大小直接放進去不就好了嗎？

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、集合長度+1

解答：

用戶不需要提前定義大小，那是因為底層默認(rèn)已經(jīng)定義好了大小。

其實是有一個邊界值的，并不是無限增長的。

使用時增加，是因為底層有擴展因子(擴容因子是1.5)，當(dāng)數(shù)量達到數(shù)組的百分之多少的時候就會擴容。ArrayList默認(rèn)的初始大小是10

問題：大家可以思考思考為什么ArrayList底層擴容因子是1.5？為什么不是1.3、2.4……？

ArrayList的底層擴容因子是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合適的折中方案。

下面是一些原因：

1. 內(nèi)存分配的效率：擴容因子的選擇會影響內(nèi)存分配的效率。如果擴容因子過小，每次擴容都只增加少量的容量，這會導(dǎo)致頻繁的內(nèi)存分配操作，增加了時間和空間的開銷。而如果擴容因子過大，每次擴容都會增加大量的容量，這可能會導(dǎo)致浪費過多的內(nèi)存。1.5是一個相對較小的擴容因子，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：當(dāng)ArrayList需要擴容時，需要將原有數(shù)據(jù)遷移到新的更大的數(shù)組中。擴容因子的選擇會影響數(shù)據(jù)遷移的頻率和代價。較小的擴容因子會導(dǎo)致更頻繁的數(shù)據(jù)遷移，而較大的擴容因子會減少數(shù)據(jù)遷移的次數(shù)。1.5作為一個相對較小的擴容因子，可以在一定程度上減少數(shù)據(jù)遷移的代價。
3. 性能和空間的平衡：ArrayList旨在提供高效的隨機訪問和動態(tài)增長的能力。選擇1.5作為擴容因子可以在一定程度上平衡性能和空間的需求。較小的擴容因子可以減少內(nèi)存的浪費，而較大的擴容因子可以減少內(nèi)存分配的頻率。

綜上所述，ArrayList的特點如下

• 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，擴容因子為1.5
• 3、建議給定一個預(yù)估計的初始化容量，減少數(shù)組擴容的次數(shù)，這是ArrayList集合比較重要的優(yōu)化策略.因為在在擴容的同時需要將原來數(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，賦值數(shù)組的形式效率很低，所以大多數(shù)情況下會使用帶參構(gòu)造函數(shù)，傳入一個預(yù)估計容量，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，擴容因子的選擇并不是一個固定的標(biāo)準(zhǔn)，可以根據(jù)具體的應(yīng)用場景和性能需求進行調(diào)整。

在實際使用中，可以根據(jù)經(jīng)驗和性能測試來選擇合適的擴容因子，以滿足應(yīng)用的需求。

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

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