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  • 深入理解List集合框架底层原理的实现

    前言:

    此篇文章讲解ArrayList和LinkedList底层实现原理、for和foreach遍历集合哪个效率会更高一些!

    讲讲什么是集合框架?集合框架是为表示和操作集合而规定的一种统一的标准的体系结构。任何集合框架都包含三大块内容:对外的接口、接口的实现和对集合运算的算法。

    没学集合框架之前我们存储多个数据是采用数组实现的,但是我们要创建数组的话先要初始化数组容量

     

    这个时候我们可以使用到集合框架了 List 集合框架接口:
    alt

    集合框架结构图

    List接口

    
    public interface List<E> extends Collection <E>{}
    

    List接口中存储元素的特点:

    List中存储的元素实现类排序,而且可以重复的存储相关元素。

    (1)ArrayList:

     优点:操作读取操作效率高,基于数组实现的,可以为null值,可以允许重复元素,有序,异步。
     缺点:由于它是由动态数组实现的,不适合频繁的对元素的插入和删除操作,因为每次插入和删除都需  要移动数组中的元素。
    

    (2)LinkedList:

    优点:LinkedList由双链表实现,增删由于不需要移动底层数组数据,其底层是链表实现的,只需要修改链表节点指针,对元素的插入和删除效率较高。
    缺点: 遍历效率较低。HashMap和双链表也有关系。

    ArrayList成员变量

    LinkeList成员变量

    图截的不好,望包涵,手有点抖

    聊聊ArrayList和LinkeList的底层数据结构

    先谈谈LinkedList底层数据结构

        话不多说先上图

        

                                                -- 具有头节点和尾节点的双链表

             

                                              -- 附上一张别人的画图(若有侵权请及时联系作者删除)

            

    作者是个手残党画得扭扭曲曲的

    双链表是链表的一种,它的每个数据结点中都有两个指针,分别指向直接后继和直接前驱。所以,从双向链表中的任意一个结点开始,都可以很方便地访问它的前驱结点和后继结点。一般我们都构造双向循环链表。所以删除和插入元素只需要修改链表节点指针就可以了,不像ArrayList一样,ArrayList底层使用数组实现的,每一次删除或修改数组都会移动元素。

     谈谈ArrayList底层数据结构

    ArrayList底层由数组实现,在实例化一个ArrayList时没给予构造函数数组个数参数,集合中的数组默认是10的容量,在调用add方法时如果容量已满,会将数组的容量扩大1.5倍的容量 如图1

    如果有兴趣的同学,可以试下实现一个MyArratList,多看看内部实现原理,便更能随心所欲的使用它。

    给大家扯扯ArrayList和LinkeList的add添加元素的内部实现

       

    List接口中有有很多的接口方法,如size()、isEmpty()、clear()等等.....,我就不一 一写这么多了。

    ArrayList的添加元素方法

    1,先从add方法说起,执行add方法里面会先执行 ensureCapacity() 方法,先讲讲它是干嘛的吧!主要是确保数组的容量是否能继续添加元素,未声明集合容量的话,默认是 为10的,所以一当可用容量满后将会把数组容量扩大1.5倍。

    2,讲讲ensureCapacity()方法,当(元素数量+1)大于 数组长度时,会将容量扩大1.5倍,先创建一个新数组来存放数据,再扩大数组容量,最后拷贝到 elementData 数组中。

    LinkedList的添加元素方法

    1,LinkedList底层使用链表实现,实现添加删除元素操作会比ArrayList效率高很多,LinkedList添加只需改变最后节点的指向即可,不会改变或挪动其他的元素。

                 -- 往链表中添加元素图

     

    使用for循环遍历效率高还是foreach(增强式循环)?

    1,for语法

    for (int i = 0; i < integers.length; i++) {

        System.out.println(intergers[i]);

    }

     

    2,foreach 语法

    for(Integer in : integers){

        System.out.println(in);

    }

     

    1,使用for适合循环ArrayLIst以及数组,当大批量的循环LinkedList时程序将会卡死,for适合循环数组结构,通过下标去遍历。

    2,使用foreach适合循环LinkedList,使用双链表结构实现的应当使用foreach循环。

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