关于ArrayList的两个问题

最近在研究ArrayList，开始就发现了两个问题：

　　1. ArrayList默认的初始容量大小？

　　2. ArrayList的插入速度比LinkedList的慢？

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背景：

　　JDK 1.8

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1. ArrayList默认的初始容量大小？

看源码

/**
  * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
  */
public ArrayList() {
　　this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}

/**
  * Shared empty array instance used for default sized empty instances. We
  * distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when
  * first element is added.
  */
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}

第一张图片注释的意思是：

　　Constructs an empty list with an initial capacity of ten.

　　构造一个初始容量为10的空列表。

但是这里，默认构造方法只干了一件事，就是将elementData初始化为一个空数组。

那么，为什么说它的默认初始容量是10呢？

ArrayList有三个构造方法：

1. public ArrayList(int initialCapacity) {...}

2. public ArrayList() {...}

3. public ArrayList(Collection<? extends E> c) {...}

第三个暂且不说。第一个是指定ArrayList的初始化容量，第二个则是默认的构造方法。

如果不指定ArrayList的初始化容量，而使用默认构造方法去实例化ArrayList，则ArrayList会提供一个默认的容量大小，即为10。

    /**
     * Default initial capacity.
     */
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

但是，上面也说了 -- 默认构造方法只干了一件事，就是将elementData初始化为一个空数组。

那么，什么时候才会用到这个 DEFAULT_CAPACITY  常量呢？

答案是 -- 第一次添加元素时。

执行add()方法最终会调用到这个grow()方法，也就是数组扩容的方法。

也就是说，第一次添加元素时，newCapacity的大小其实就是DEFAULT_CAPACITY (10)

 1 private void grow(int minCapacity) {
 2　　　// overflow-conscious code
 3     int oldCapacity = elementData.length;
 4     int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
 5     if (newCapacity - minCapacity < 0)
 6         newCapacity = minCapacity;
 7     if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
 8         newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
 9     // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
10     elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
11 }

这个和JDK 1.6 的版本是不一样的。1.6 的版本会直接初始化一个数组容量为10的数组 。

还是看看源码吧。

JDK 1.6 的

/**
 * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
 */
public ArrayList() {
    this(10);
}

/**
 * Constructs an empty list with the specified initial capacity.
 *
 * @param   initialCapacity   the initial capacity of the list
 * @exception IllegalArgumentException if the specified initial capacity
 *            is negative
 */
public ArrayList(int initialCapacity) {
    super();
    if (initialCapacity < 0)
        throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity);
    this.elementData = new Object[initialCapacity];
}

JDK 1.7 的

/**
 * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
 */
public ArrayList() {
    super();
    this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}

/**
 * Shared empty array instance used for empty instances.
 */
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

小结：

　　1. ArrayList的默认初始容量的确是10；

　　2. 使用默认构造方法实例化ArrayList，只初始化了一个空数组；

　　3. 第一次调用add()方法时，数组才会被扩容，数组大小为默认的初始容量--10（2是前提）

补充：

　　我的考证仅限于1.6 到 1.8，其他版本可能还会有所不同

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2. ArrayList的插入速度比LinkedList的慢？

add方法有两种：

（1）一种是直接在数组最后面插入

public boolean add(E e) {
2　　　ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    elementData[size++] = e;
    return true;
}

（2）另一种是指定位置插入

public void add(int index, E element) {
    rangeCheckForAdd(index);

    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);
    elementData[index] = element;
    size++;
8 }

说ArrayList的插入速度比LinkedList的慢是因为：

　　ArrayList按序索引元素，所以插入新元素时涉及到其他已存在元素在数组中的前后移动，导致速度慢。

此刻，给一个条件，只在数组末尾插入元素，即仅使用add(E e)方法，不使用add(int index, E element)方法，那么结果会如何？

分析一下：

　　只在末尾插入元素 == 不会导致中间已存在元素的变动。

也就是说：

　　这个时候，使用ArrayList的插入速度应该更快。

当然，也不能胡说，来一个小实验验证一下：　

　　public static void main(String[] args) {
        long before = System.currentTimeMillis();
        List list  = new ArrayList();
        //List list  = new LinkedList();
        for (int i = 0; i < 1000000; i++) {
            list.add(i);
        }
        long after = System.currentTimeMillis();
        System.out.println("插入一百万个元素，ArrayList需要时间：" + (after - before));
        //System.out.println("插入一百万个元素，LinkedList需要时间：" + (after - before));
    }

各重复5次，结果：

ArrayList：
　　插入一百万个元素，ArrayList需要时间：28
　　插入一百万个元素，ArrayList需要时间：32
　　插入一百万个元素，ArrayList需要时间：63
　　插入一百万个元素，ArrayList需要时间：31
　　插入一百万个元素，ArrayList需要时间：32

LinkedList
　　插入一百万个元素，LinkedList需要时间：132
　　插入一百万个元素，LinkedList需要时间：128
   插入一百万个元素，LinkedList需要时间：133
   插入一百万个元素，LinkedList需要时间：149
   插入一百万个元素，LinkedList需要时间：149   

所以：

　　应该改为 -- 随机插入元素时，ArrayList的速度比LinkedList的慢。

并且：

　　删除元素的道理也是一样的，所以应该是 -- 随机增删元素时，ArrayList的速度比LinkedList的慢。

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