java常用集合,詳解(個人理解以及面試常考)
ArrayList
ArrayList類是一個特殊的陣列。它來自於System.Collections名稱空間;通過新增和刪除元素,就可以動態改變陣列的長度。ArrayList實現了List介面,是順序容器,即元素存放的資料與放進去的順序相同,允許放入null
元素,底層通過陣列實現。除該類未實現同步外,其餘跟Vector大致相同。每個ArrayList都有一個容量(capacity),表示底層陣列的實際大小,容器記憶體儲元素的個數不能多於當前容量。當向容器中新增元素時,如果容量不足,容器會自動增大底層陣列的大小。
繼承關係
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
size(), isEmpty(), get(), set()方法均能在常數時間內完成,add()方法的時間開銷跟插入位置有關,addAll()方法的時間開銷跟新增元素的個數成正比。其餘方法大都是線性時間。
為追求效率,ArrayList沒有實現同步(synchronized),如果需要多個執行緒併發訪問,使用者可以手動同步,也可使用Vector替代。
方法剖析
set()
既然底層是一個數組ArrayList的set()
方法也就變得非常簡單,直接對陣列的指定位置賦值即可。
public E set(int index, E element) {
rangeCheck(index);//下標越界檢查
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;//賦值到指定位置,複製的僅僅是引用
return oldValue;
}
get()
get()
方法同樣很簡單,唯一要注意的是由於底層陣列是Object[],得到元素後需要進行型別轉換。
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
return (E) elementData[index];//注意型別轉換
}
add()
對應的方法是add(E e)和
add(int index, E e)
。這兩個方法都是向容器中新增新元素,這可能會導致capacity不足,因此在新增元素之前,都需要進行剩餘空間檢查,如果需要則自動擴容。擴容操作最終是通過grow()
方法完成的。
private void grow(int minCapacity) {
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//原來的3倍
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);//擴充套件空間並複製
}
由於Java GC自動管理了記憶體,這裡也就不需要考慮源陣列釋放的問題。
空間的問題解決後,插入過程就顯得非常簡單。
add(int index, E e)
需要先對元素進行移動,然後完成插入操作,也就意味著該方法有著線性的時間複雜度。
addAll()
addAll()
方法能夠一次新增多個元素,根據位置不同也有兩個把本,一個是在末尾新增的addAll(Collection<? extends E> c)
方法,一個是從指定位置開始插入的addAll(int index, Collection<? extends E> c)
方法。跟add()
方法類似,在插入之前也需要進行空間檢查,如果需要則自動擴容;如果從指定位置插入,也會存在移動元素的情況。addAll()
的時間複雜度不僅跟插入元素的多少有關,也跟插入的位置相關。
remove()
remove()
方法也有兩個版本,一個是remove(int index)
刪除指定位置的元素,另一個是remove(Object o)
刪除第一個滿足o.equals(elementData[index])
的元素。刪除操作是add()
操作的逆過程,需要將刪除點之後的元素向前移動一個位置。需要注意的是為了讓GC起作用,必須顯式的為最後一個位置賦null
值。