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arraylist底層原理有哪些

arraylist 匿名提問(wèn)者 2023-08-11 15:57:35

arraylist底層原理有哪些

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小鋒 2023-08-11 15:57:35

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　　ArrayList是Java集合框架中的一個(gè)重要成員，它的底層實(shí)現(xiàn)是基于數(shù)組(Array)。了解ArrayList的底層原理有助于深入理解其性能特點(diǎn)和使用場(chǎng)景。

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　　在內(nèi)部，ArrayList使用一個(gè)Object數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)元素。當(dāng)創(chuàng)建一個(gè)ArrayList對(duì)象時(shí)，會(huì)默認(rèn)分配一個(gè)初始容量(initial capacity)，通常為10。如果元素?cái)?shù)量超過(guò)初始容量，ArrayList會(huì)進(jìn)行擴(kuò)容，以保證可以容納更多的元素。擴(kuò)容時(shí)，ArrayList會(huì)創(chuàng)建一個(gè)新的更大的數(shù)組，并將原數(shù)組中的元素逐個(gè)復(fù)制到新數(shù)組中，這個(gè)過(guò)程會(huì)涉及到數(shù)據(jù)的拷貝和內(nèi)存分配，所以擴(kuò)容操作的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)，其中n是元素?cái)?shù)量。

　　當(dāng)添加新元素到ArrayList中時(shí)，它會(huì)被添加到數(shù)組的尾部。通過(guò)索引可以直接訪(fǎng)問(wèn)數(shù)組中的元素，所以ArrayList在隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)方面具有較好的性能，時(shí)間復(fù)雜度為O(1)。但在插入和刪除元素時(shí)，由于需要移動(dòng)數(shù)組中的元素，平均時(shí)間復(fù)雜度為O(n)。為了優(yōu)化插入和刪除操作，ArrayList通常選擇在數(shù)組的末尾保留一些空間，這樣在添加元素時(shí)就不需要頻繁擴(kuò)容。

　　需要注意的是，ArrayList只能存儲(chǔ)對(duì)象的引用，而不是對(duì)象本身。這意味著當(dāng)存儲(chǔ)基本數(shù)據(jù)類(lèi)型時(shí)，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行裝箱和拆箱操作，可能會(huì)帶來(lái)一些性能損耗。

　　綜上所述，ArrayList的底層原理是基于數(shù)組實(shí)現(xiàn)的，它通過(guò)動(dòng)態(tài)擴(kuò)容和元素拷貝來(lái)實(shí)現(xiàn)可變大小的動(dòng)態(tài)數(shù)組。了解這些底層機(jī)制有助于更好地理解ArrayList的性能特點(diǎn)，以及在實(shí)際應(yīng)用中進(jìn)行合理的使用和優(yōu)化。

其他答案

匿名用戶(hù) 2023-08-11 15:57:35

　　ArrayList是Java集合框架中的一個(gè)常用類(lèi)，其底層實(shí)現(xiàn)原理是基于動(dòng)態(tài)數(shù)組(Dynamic Array)。下面解析ArrayList的底層實(shí)現(xiàn)及原理：

　　1. 數(shù)組存儲(chǔ)： ArrayList內(nèi)部使用一個(gè)Object類(lèi)型的數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)元素。初始創(chuàng)建時(shí)，會(huì)分配一塊連續(xù)的內(nèi)存空間來(lái)保存元素，這個(gè)數(shù)組的長(zhǎng)度即為初始容量。隨著元素的添加，ArrayList會(huì)根據(jù)需要進(jìn)行動(dòng)態(tài)擴(kuò)容，通常擴(kuò)大為當(dāng)前容量的1.5倍。

　　2. 自動(dòng)擴(kuò)容：當(dāng)ArrayList中的元素?cái)?shù)量超過(guò)當(dāng)前數(shù)組容量時(shí)，會(huì)觸發(fā)擴(kuò)容操作。擴(kuò)容的過(guò)程涉及到新數(shù)組的創(chuàng)建，原數(shù)組中元素的逐個(gè)復(fù)制，以及內(nèi)存的釋放。這個(gè)操作的時(shí)間復(fù)雜度為O(n)，其中n是當(dāng)前元素?cái)?shù)量。

　　3. 隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)：由于ArrayList使用數(shù)組存儲(chǔ)元素，可以通過(guò)索引直接訪(fǎng)問(wèn)數(shù)組中的元素，所以隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)的時(shí)間復(fù)雜度為O(1)。這使得ArrayList在讀取和搜索操作上具有優(yōu)勢(shì)。

　　4. 插入和刪除：在插入和刪除元素時(shí)，ArrayList的性能受到影響。插入和刪除操作可能涉及到移動(dòng)元素的位置，從而引入時(shí)間復(fù)雜度為O(n)的操作。特別是在數(shù)組的開(kāi)頭或中間插入或刪除元素時(shí)，需要移動(dòng)更多的元素。

　　5. 數(shù)據(jù)存儲(chǔ)類(lèi)型：由于Java中的數(shù)組是固定類(lèi)型的，ArrayList存儲(chǔ)的是對(duì)象的引用而不是對(duì)象本身。這也意味著在存儲(chǔ)基本數(shù)據(jù)類(lèi)型時(shí)，會(huì)自動(dòng)進(jìn)行裝箱和拆箱操作，可能會(huì)導(dǎo)致一些性能損耗。

　　總之，ArrayList的底層實(shí)現(xiàn)原理是基于動(dòng)態(tài)數(shù)組，通過(guò)自動(dòng)擴(kuò)容和元素拷貝來(lái)實(shí)現(xiàn)可變大小的數(shù)組。了解這些原理可以幫助我們更好地理解ArrayList的性能特點(diǎn)，以及在使用時(shí)進(jìn)行合理的優(yōu)化和權(quán)衡。
匿名用戶(hù) 2023-08-11 15:57:35

　　ArrayList是Java集合框架中的一個(gè)動(dòng)態(tài)數(shù)組實(shí)現(xiàn)，其底層內(nèi)部機(jī)制是基于數(shù)組的操作。以下是ArrayList底層實(shí)現(xiàn)的一些關(guān)鍵內(nèi)部機(jī)制：

　　1. 數(shù)組存儲(chǔ)： ArrayList內(nèi)部使用一個(gè)Object類(lèi)型的數(shù)組來(lái)存儲(chǔ)元素。在創(chuàng)建ArrayList時(shí)，會(huì)初始化一個(gè)默認(rèn)的初始容量，通常為10。隨著元素的添加，如果數(shù)組容量不足，ArrayList會(huì)自動(dòng)進(jìn)行擴(kuò)容。擴(kuò)容操作涉及創(chuàng)建一個(gè)新的更大的數(shù)組，然后將原數(shù)組中的元素逐個(gè)復(fù)制到新數(shù)組中。

　　2. 動(dòng)態(tài)擴(kuò)容： ArrayList的動(dòng)態(tài)擴(kuò)容機(jī)制保證了可以容納不斷增加的元素。當(dāng)元素?cái)?shù)量達(dá)到當(dāng)前數(shù)組容量時(shí)，會(huì)觸發(fā)擴(kuò)容操作。一般情況下，ArrayList將容量擴(kuò)大為原來(lái)的1.5倍，這是為了平衡內(nèi)存占用和性能。

　　3. 隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)：由于ArrayList基于數(shù)組存儲(chǔ)，可以通過(guò)索引直接訪(fǎng)問(wèn)數(shù)組中的元素，因此隨機(jī)訪(fǎng)問(wèn)操作非常高效，時(shí)間復(fù)雜度為O(1)。

　　4. 插入和刪除：在插入和刪除元素時(shí)，涉及到元素的移動(dòng)。在數(shù)組的末尾添加元素通常是高效的，因?yàn)椴恍枰苿?dòng)其他元素。然而，在數(shù)組的開(kāi)頭或中間插入或刪除。