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arraylist底層實(shí)現(xiàn)原理是什么

匿名提問(wèn)者 2023-05-15 13:29:00

arraylist底層實(shí)現(xiàn)原理是什么

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小鋒 2023-05-15 13:29:00

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　　ArrayList 是 Java 中的一種動(dòng)態(tài)數(shù)組(Dynamic Array)實(shí)現(xiàn)，它提供了可變長(zhǎng)度的數(shù)組功能。ArrayList 的底層實(shí)現(xiàn)原理主要涉及到數(shù)組的動(dòng)態(tài)擴(kuò)容和元素的存儲(chǔ)與訪問(wèn)。下面是 ArrayList 的一種常見(jiàn)的底層實(shí)現(xiàn)原理：

　　數(shù)組存儲(chǔ)：ArrayList 內(nèi)部使用數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)元素。初始時(shí)，ArrayList 創(chuàng)建一個(gè)初始容量(默認(rèn)為 10)的數(shù)組。元素被存儲(chǔ)在這個(gè)數(shù)組中，并可以通過(guò)索引進(jìn)行快速訪問(wèn)。

　　動(dòng)態(tài)擴(kuò)容：當(dāng)添加元素時(shí)，如果當(dāng)前數(shù)組的容量不足以存儲(chǔ)新元素，ArrayList 就會(huì)進(jìn)行動(dòng)態(tài)擴(kuò)容。它會(huì)創(chuàng)建一個(gè)更大容量的新數(shù)組，并將舊數(shù)組中的元素復(fù)制到新數(shù)組中。通過(guò)這種方式，ArrayList 實(shí)現(xiàn)了自動(dòng)擴(kuò)容的功能，可以根據(jù)需要?jiǎng)討B(tài)調(diào)整數(shù)組的大小。

　　擴(kuò)容策略：ArrayList 的擴(kuò)容策略是在原有容量基礎(chǔ)上按照一定的增長(zhǎng)因子(通常為 1.5 或 2)進(jìn)行擴(kuò)容。例如，如果當(dāng)前數(shù)組容量為 10，當(dāng)需要進(jìn)行擴(kuò)容時(shí)，新數(shù)組的容量可能會(huì)增加到 15 或 20。

　　元素的添加和刪除：當(dāng)添加元素時(shí)，ArrayList 將元素放置在數(shù)組的末尾，并更新數(shù)組的大小。當(dāng)刪除元素時(shí)，ArrayList 會(huì)將指定位置的元素移除，并將后面的元素向前移動(dòng)以填補(bǔ)空缺。

　　需要注意的是，由于數(shù)組的大小是固定的，每次動(dòng)態(tài)擴(kuò)容都需要?jiǎng)?chuàng)建新數(shù)組并復(fù)制元素，這可能會(huì)帶來(lái)一些性能開(kāi)銷(xiāo)。為了避免頻繁的擴(kuò)容操作，可以在創(chuàng)建 ArrayList 時(shí)指定初始容量，以減少擴(kuò)容的次數(shù)。

　　總結(jié)起來(lái)，ArrayList 的底層實(shí)現(xiàn)利用動(dòng)態(tài)數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)元素，并通過(guò)動(dòng)態(tài)擴(kuò)容和元素的移動(dòng)來(lái)實(shí)現(xiàn)可變長(zhǎng)度的功能。這使得 ArrayList 具有高效的隨機(jī)訪問(wèn)、快速的尾部添加和刪除操作，但在頻繁的插入和刪除操作中性能可能較低。

其他答案

匿名用戶 2023-05-15 13:29:00

　　ArrayList是Java中最常見(jiàn)的動(dòng)態(tài)數(shù)組的實(shí)現(xiàn)，它的底層實(shí)現(xiàn)原理主要涉及以下幾個(gè)方面：1. 基于數(shù)組存儲(chǔ)：ArrayList底層使用數(shù)組實(shí)現(xiàn)動(dòng)態(tài)擴(kuò)容。因?yàn)閿?shù)組隨機(jī)訪問(wèn)效率高，也方便計(jì)算偏移量，因此當(dāng)用戶使用ArrayList添加元素時(shí)，ArrayList會(huì)根據(jù)當(dāng)前數(shù)組大小進(jìn)行擴(kuò)容，擴(kuò)容的大小一般是當(dāng)前數(shù)組大小的1.5倍到2倍。2. 大小與容量：ArrayList記錄了當(dāng)前數(shù)組大小和實(shí)際容量?jī)蓚€(gè)屬性信息，其中大小是已經(jīng)使用了的元素個(gè)數(shù)，而容量則是底層數(shù)組的長(zhǎng)度，一般是大于等于大小的。如果添加元素時(shí)，數(shù)組大小已經(jīng)等于容量，就會(huì)自動(dòng)調(diào)用grow方法進(jìn)行擴(kuò)容。3. 快速隨機(jī)訪問(wèn)：ArrayList提供了快速隨機(jī)訪問(wèn)元素的方法，基于下標(biāo)的操作get和set，與普通數(shù)組訪問(wèn)性能基本相當(dāng)，因?yàn)槲覀兛梢酝ㄟ^(guò)下標(biāo)計(jì)算元素對(duì)應(yīng)在數(shù)組中的位置并直接訪問(wèn)，而不需要遍歷對(duì)象的過(guò)程。4. 操作復(fù)雜度：ArrayList的基本操作復(fù)雜度如下:- get(int index): O(1)- set(int index, E elem)：O(1)- add(E elem)： O(1) 平均，最壞 O(n)- add(int index, E elem)：O(n-index) 平均，最壞 O(n)- remove(int index)：O(n-index) 平均，最壞 O(n)- size()： O(1)5. 不支持并發(fā)訪問(wèn)：由于ArrayList的底層實(shí)現(xiàn)不支持多線程并發(fā)訪問(wèn)，因此在多線程場(chǎng)景下使用時(shí)需要特別注意線程安全問(wèn)題，可以使用Collections.synchronizedList方法將ArrayList包裝成線程安全的List。另外，Java8中提供了新的并發(fā)包ConcurrentModificationException來(lái)解決并發(fā)修改導(dǎo)致的線程安全問(wèn)題。
匿名用戶 2023-05-15 13:29:00

　　ArrayList底層實(shí)現(xiàn)原理是基于數(shù)組實(shí)現(xiàn)的。這意味著，ArrayList內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)不固定長(zhǎng)度的數(shù)組，當(dāng)需要添加新元素時(shí)，數(shù)組會(huì)自動(dòng)擴(kuò)展容量。當(dāng)然，在添加元素時(shí)，ArrayList需要對(duì)數(shù)組進(jìn)行復(fù)制和移動(dòng)操作，因此會(huì)帶來(lái)一定的性能開(kāi)銷(xiāo)。ArrayList內(nèi)部維護(hù)了一個(gè)modCount參數(shù)，用于記錄集合修改次數(shù)。這個(gè)參數(shù)可以在迭代器中用于判斷集合是否發(fā)生了變化，從而避免了在遍歷過(guò)程中可能會(huì)出現(xiàn)的并發(fā)修改異常。實(shí)際上，ArrayList是一個(gè)支持泛型的類(lèi)，因此在JVM內(nèi)部會(huì)生成一個(gè)同一類(lèi)型的數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)元素。在默認(rèn)情況下，ArrayList的初始容量為10，但是如果需要添加的元素?cái)?shù)量超過(guò)了10，那么ArrayList會(huì)自動(dòng)進(jìn)行擴(kuò)容操作。ArrayList的擴(kuò)容采用了一種類(lèi)似于倍增的算法。每次擴(kuò)容容量為原來(lái)的一半，這樣可以保證在不浪費(fèi)過(guò)多內(nèi)存的前提下，每次擴(kuò)容操作都可以達(dá)到較高的效率。值得注意的是，ArrayList雖然可以動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，但是其底層是基于數(shù)組實(shí)現(xiàn)的，因此在使用ArrayList時(shí)，需要根據(jù)實(shí)際需求考慮其性能和內(nèi)存開(kāi)銷(xiāo)。如果需要頻繁地添加或刪除元素，而且數(shù)組的大小比較大，那么使用LinkedList可能更加適合。如果數(shù)組大小較小，或者讀取元素比較頻繁，那么使用ArrayList可能更好。