关于java:Debug-ArrayList源码

1，ArrayList面试必问

• 说说ArrayList和LinkedList的区别？

  ArrayList基于数组实现，LinkedList基于链表实现，不同的数据结构决定了ArrayList查问效率比拟高，而LinkedList插入删除效率比拟高，反过来就比较慢了。

• ArrayList默认初始容量为多少？依照几倍来扩容？

  10，1.5倍。

• 说说数组扩容的原理？

  ArrayList扩容调用的是Array.copyof函数，把老数组遍历赋值给新数组返回。

• 说说ArrayList常见办法的工夫复杂度？

  • get办法通过下标获取元素，工夫复杂度为O（1）
  • add办法间接增加会增加到汇合的尾部，工夫复杂度为O（1）
  • add办法通过下标增加到非尾部会引起数组的批量挪动，工夫复杂度为O（n），否则为O（1）
  • remove办法通过下标删除非尾部元素引起数组批量挪动，工夫复杂度为O（n），反之则为O（1）
  • remove办法依据对象删除须要遍历汇合，工夫复杂度为O（n），如果删除的为非尾部元素，会使数组批量挪动，工夫复杂度为O（n^2）

总之，通过下标操作的工夫复杂度为O（1），如果触发了数组的批量挪动，工夫复杂度为O（n），如果通过对象操作须要遍历汇合，工夫复杂度曾经为O（n），若同时触发了数组的挪动，工夫复杂度为O（n^2）.

• ArrayList和vector的区别

  • 最大的区别在于线程是否平安
  • 其次Vector是两倍扩容
  • 最初就是在不指定大小的状况下，ArrayList容量初始化是在增加元素的时候，而Vector有一个无参结构器间接初始化为10

2，Debug ArrayList源码

因为1.7和1.8简直没什么变动，本文以jdk1.8为例。

2.1 用Debug剖析一个元素是如何add进ArrayList

编写测试用例，打上断点：

先剖析构造函数如何初始化，关键步骤如下：

elementData是ArraList底层数组的实现，（ps：hashMap数组应用table命名）

DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA示意默认的空数组，也就是说ArrayList在构造函数初始化时并不会进行底层数组的初始化。

给元素的增加打上断点，剖析过程：

进入add办法外部：

public boolean add(E e) {
//确保外部容量，在元素增加进来前可能要进行扩容操作，size初始化为0，示意汇合的长度
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
//增加元素，size自增
elementData[size++] = e;
return true;
}

进入ensureCapacityInternal办法外部：此时elementData为空，size+1=minCapacity=1

ensureExplicitCapacity：确保明确的能力

计算容量，calculateCapacity办法：

private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
//判断数组是否为空，若为空，返回默认容量和最小容量的最大值，若不为空，返回最小容量
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}

DEFAULT_CAPACITY默认容量为10：

持续剖析，进入：

ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));此时参数为10，也就是ArrayList的默认容量

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;   //汇合的批改次数

//如果最小容量减去数组长度大于0，进行扩容，此时最小容量为10，数组长度为0
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}

外围扩容函数grow：（ps：HashMap中扩容函数为resize）

private void grow(int minCapacity) {
//oldCapacity：旧数组容量
int oldCapacity = elementData.length;

//新容量等于旧容量加上旧容量的一半,>>1相当于除以2（ArrayList扩容是1.5倍）
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

//新容量小于最小容量，则赋值为最小容量，此时newCapacity等于0，minCapacity为10
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;

//MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
//赋值给新数组
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

数组复制Arrays.copyOf：

2.2 用Debug剖析如何通过数组下标获取ArrayList元素

打上断点，debug：

首先进行范畴查看，而后返回元素

2.3 用Debug剖析如何通过数组下标删除一个元素

打上断点：

进入remove办法外部，

public E remove(int index) {
//下标范畴查看
rangeCheck(index);
//批改次数自增
modCount++;
//保留以后删除元素的值，稍后返回
E oldValue = elementData(index);
//须要挪动元素的个数
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
//底层应用native办法，debug进不去。native办法：java调用其余语言的接口
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
//最初一地位空
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
//返回删除元素的值
return oldValue;
}

2.4 用Debug剖析如何通过对象删除一个元素

进入remove办法：

public boolean remove(Object o) {
//如果对象为空，则遍历ArrayList汇合
if (o == null) {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
fastRemove(index);
return true;
}
} else {
//不为空，也遍历
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}

进入fastRemove办法：

private void fastRemove(int index) {
modCount++;

//numMoved：须要挪动数组的个数
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its wrk
}

2.5 用Debug剖析向数组两头增加元素

进入add办法

public void add(int index, E element) {
//下标范畴查看
rangeCheckForAdd(index);
//确保容量大小
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!

//挪动数组地位
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
//赋值给数组
elementData[index] = element;
//元素个数减少
size++;
}

对于System.arraycopy工夫复杂度问题，在增加或者删除最初一个元素的时候不会触发数组的复制机制，工夫复杂度为O（1），若是增加到数组两头，因为会触发数组的复制，工夫复杂度为O（n）。对于删除元素同样，依据数组下标删除的状况下，删除尾部元素是不会触发数组的扩容机制的，若删除两头的元素，同样会触发数组的复制。若依据对象删除元素，因为自身遍历到对象的工夫复杂度为O（n），删除元素后再对数组进行重组，所以工夫复杂度为O（n^2）。