单列集合List

Posted mayuan01

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篇首语:本文由小常识网(cha138.com)小编为大家整理,主要介绍了单列集合List相关的知识,希望对你有一定的参考价值。

List的常用子类

如果要执行大量的增删操作选择LinkedList,如果只是查询的话用ArrayList

ArrayList集合

  1. 有序存储,继承了List的特性,平时常用来查询,遍历数据

  2. 底层是数组结构,所以增删慢,查询快,效率高意味着线程不安全

LinkedList集合

  1. 有序存储,继承了List的特性

  2. 底层是链表结构,所以增删快,查询慢,同样的效率高,但是线程不安全

  3. LinkedList是一个双向链表

  4. 特有方法

public void addFirst(E e) :将指定元素插入此列表的开头。
public void addLast(E e) :将指定元素添加到此列表的结尾。
public E getFirst() :返回此列表的第一个元素。
public E getLast() :返回此列表的最后一个元素。
public E removeFirst() :移除并返回此列表的第一个元素。
public E removeLast() :移除并返回此列表的最后一个元素
?
//添加元素
link.addFirst("AA");
link.addLast("CC");
System.out.println(link);
// 获取元素
System.out.println(link.getFirst());
System.out.println(link.getLast());
// 删除元素
System.out.println(link.removeFirst());
System.out.println(link.removeLast());
System.out.println(link)

Vector源码:

技术图片
    /**
     * Adds the specified component to the end of this vector,
     * increasing its size by one. The capacity of this vector is
     * increased if its size becomes greater than its capacity.
     *
     * <p>This method is identical in functionality to the
     * {@link #add(Object) add(E)}
     * method (which is part of the {@link List} interface).
     *
     * @param   obj   the component to be added
     */
    public synchronized void addElement(E obj) {
        modCount++;
        ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
        elementData[elementCount++] = obj;
    }
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Arraylist源码:

技术图片
    /**
     * Appends the specified element to the end of this list.
     *
     * @param e element to be appended to this list
     * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
     */
    public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
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LinkedList源码:

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    /**
     * Appends the specified element to the end of this list.
     *
     * <p>This method is equivalent to {@link #addLast}.
     *
     * @param e element to be appended to this list
     * @return {@code true} (as specified by {@link Collection#add})
     */
    public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
    }
 

.如果要保证ArrayList线程安全,有几种方式?

  2.1 自己编写一个ArrayList集合类,根据业务一般来说,add/set/remove加锁;

  2.2 利用List<Objecct> list=Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());    采用synchronized加锁

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public E get(int index) {
    synchronized (mutex) {return list.get(index);}
}
public E set(int index, E element) {
    synchronized (mutex) {return list.set(index, element);}
}
public void add(int index, E element) {
    synchronized (mutex) {list.add(index, element);}
}
public E remove(int index) {
    synchronized (mutex) {return list.remove(index);}
}
技术图片

    技术图片

  2.3 new CopyOnWriteArrayList<>().add(" ");    采用ReentrantLock加锁

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public boolean add(E e) {
      //加锁 final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock(); try {
        //获取原始集合 Object[] elements = getArray(); int len = elements.length;
        //复制一个新集合 Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); newElements[len] = e;
        //替换原始集合为新集合 setArray(newElements); return true; } finally {
        //释放锁 lock.unlock(); } }
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3.了解CopyOnWriteArrayList底层?CopyOnWriteArrayList与Collections.synchronizedList有什么区别?

  3.1 CopyOnWriteArrayList底层实现:

    CopyOnWriteArrayList在执行修改操作的时候,会复制一份新的数组数据,代价昂贵,修改过来将原来的集合指向新的集合完成操作;

    3.1.1 add添加:在添加的时候是需要加锁的,否则多线程写的时候会Copy出N个副本出来;使用ReentrantLock保证多线程环境下的集合安全;

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        public boolean add(E e) {
                    final ReentrantLock lock = this.lock;            //获取了一把锁
                    lock.lock();                        //加锁
                    try {
                        Object[] elements = getArray();        //获取当前数组数据,给elements
                        int len = elements.length;            //记录当前数组的长度
                        Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1);        //复制一个新的数组
                        newElements[len] = e;    //将数据填入到新数组当中
                        setArray(newElements);    //将当前array指针指向到新的数据
                        return true;
                    } finally {
                        lock.unlock();            //释放锁
                    }
                }
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    3.1.2 get读取:读的时候没有加锁,如果读的时候有多个线程正在向CopyOnWriteArrayList添加数据,读还是会读到旧的数据,因为写的时候不会锁住旧的CopyOnWriteArrayList;

  public E get(int index) {
        return get(getArray(), index);
    }

    CopyOnWriteArrayList应用场景:适用于读取操作远大于写操作场景(底层get读取没有加锁,直接获取)

  3.2 Collections.synchronizedList几乎底层方法都加上了synchronized的锁;

    场景:写操作的性能比CopyOnWriteArrayList要好,但是读取的性能不如CopyOnWriteArrayList;

4.CopyOnWriteArrayList设计思想是怎样的,有什么缺点?

  设计思想:读写分离,最终一致;

  缺点:

    内存占用问题:由于写时复制,内存中就会出现两个对象占用空间,如果对象大则容易发生Young GC和Full GC;

    数据一致问题:CopyOnWriteArrayList容器只能保证数据最终一致性,不能保证数据实时一致性;

5.ArrayList扩容机制是怎样的?

  1.7以及之前版本JDK,默认的大小为10;

  1.8版本集合大小如果创建时没有指定,则默认为0;若已经指定集合大小,则初始值为当前指定的大小;

    当第一次添加数据的时候,集合大小扩容为10,第二次以及后续每次按照int oldCapacity=elementData.length;      newCapacity = oldCapacity+(oldCapacity>>1),就是其容量扩展为原来容量的1.5倍;

  5.1 属性

    默认初始值的大小:

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    默认的空对象数组:

private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    实际存储数据的数组:

transient Object[] elementData;

  5.2 无参构造器

public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

  5.3 扩容机制 

    public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
技术图片
    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }

        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }
//ensureCapacityInternal方法接受了size+1作为minCapacity,并且判断如果数组是空数组,那么10和minCapacity的较大值就作为新的minCapacity。
技术图片
技术图片
  private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)  //如果其元素个数大于其容量,则进行扩容;
            grow(minCapacity);
    }

//判断传入的minCapacity和elementData.length的大小,如果elementData.length大于minCapacity,说明数组容量够用,就不需要进行扩容,
//反之,则传入minCapacity到grow()方法中,进行扩容
技术图片
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    private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;      //原来的容量
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);  //新的容量,原来容量的1.5倍
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)    //如果大于ArrayList可以允许的最大容量,则设置为最大容量
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);    //最终进行扩容,生成一个1.5倍元素
    }
技术图片

  进入grow()方法,会将newCapacity设置为旧容量的1.5倍,这也是ArrayList每次扩容都为原来的1.5倍的由来。然后进行判断,如果newCapacity小于minCapacity,那么就将minCapacity的值赋予newCapacity。

  然后在检查新容量是否超出了定义的容量,如果超出则调用hugeCapacity方法,比较minCapacity和MAX_ARRAY_SIZE的值;如果minCapacity大,那么新容量为Integer。MAX_VALUE,否则新容量为MAX_ARRAYSIZE。最后调用Arrays.cpoyOf传递elementData和新容量,返回新的elementData;

 

以上是关于单列集合List的主要内容,如果未能解决你的问题,请参考以下文章

单列集合List

List单列集合

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获取单列集合,双列集合,数组的Stream流对象以及简单操作

用于从 cloudkit 检索单列的代码模式/片段

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