java中的List：ArrayList、LinkedList實作介面的簡單介紹

ArrayList是基於數組實現的，是一個動態數組，其容量能自動增長，類似於C語言中的動態申請內存，動態增長內存。 LinkedList是基於雙向循環鍊錶（從原始碼中可以很容易看出）實現的，除了可以當做鍊錶來操作外，它還可以當作堆疊、佇列和雙端佇列來使用。

一、List的簡介

二、ArrayList

ArrayList的特點

ArrayList是基於陣列實作的，是一個動態數組，其容量能自動增長，類似於C語言中的動態申請內存，動態增長內存。

ArrayList是線程不安全的，只能用在單線程環境下，多線程環境下可以考慮用Collections.synchronizedList(List list)函數傳回一個線程安全的ArrayList類，也可以使用concurrent並發套件下的CopyOnWriteArrayList類。

ArrayList實現了Serializable接口，因此它支援序列化，能夠透過序列化傳輸

ArrayList實現了RandomAccess接口，支援快速隨機訪問，實際上就是透過下標序號進行快速存取

實作了Cloneable接口，能被複製

注意其三個不同的建構方法。無參構造方法建構的ArrayList的容量預設為10，帶有Collection參數的建構方法，將Collection轉換為陣列賦給ArrayList的實作陣列elementData，還有就是指定容量大小的建構方法。

注意擴充容量的方法ensureCapacity。 ArrayList每次增加元素（可能是1個，也可能是一組）時，都要呼叫該方法來確保足夠的容量。當容量不足以容納目前的元素個數時，就設定新的容量為舊的容量的1.5倍加1，如果設定後的新容量還不夠，則直接新容量設定為傳入的參數（也就是所需的容量），而後用Arrays.copyof()方法將元素拷貝到新的陣列（詳見下面的第3點）。從中可以看出，當容量不夠時，每次增加元素，都要將原來的元素拷貝到一個新的數組中，非常之耗時，也因此建議在事先能確定元素數量的情況下，才使用ArrayList ，否則建議使用LinkedList。

ArrayList的實作中大量地呼叫了Arrays.copyof()和System.arraycopy()方法。我們有必要對這兩種方法的實現做下深入的了解。

首先來看Arrays.copyof()方法。它有很多重載的方法，但實作思維都是一樣的，我們來看泛型版本的源碼：

public static <T> T[] copyOf(T[] original, int newLength) {
    return (T[]) copyOf(original, newLength, original.getClass());
}

很明顯地呼叫了另一個copyof方法，該方法有三個參數，最後一個參數指明要轉換的資料的類型，其來源碼如下：

public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {
    T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class) ? (T[]) new Object[newLength] : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
    System.arraycopy(original, 0, copy, 0, Math.min(original.length, newLength));
    return copy;
}

這裡可以很明顯地看出，該方法實際上是在其內部又創建了一個長度為newlength的數組，呼叫System.arraycopy ()方法，將原來數組中的元素複製到了新的數組中。

下面來看System.arraycopy()方法。這個方法被標記了native，呼叫了系統的C/C 程式碼，在JDK中是看不到的，但在openJDK中可以看到其原始碼。該函數實際上最終調用了C語言的memmove()函數，因此它可以保證同一個數組內元素的正確複製和移動，比一般的複製方法的實現效率要高很多，很適合用來批量處理數組。 Java強烈建議在複製大量數組元素時使用該方法，以取得更高的效率。

注意ArrayList的兩個轉化為靜態數組的toArray方法。

第一個，Object[] toArray()方法。此方法有可能會拋出java.lang.ClassCastException異常，如果直接用向下轉型的方法，將整個ArrayList集合轉變為指定類型的Array數組，便會拋出該異常，而如果轉化為Array數組時不向下轉型，而是將每個元素向下轉型，則不會拋出該異常，顯然對數組中的元素一個個進行向下轉型，效率不高，且不太方便。

第二個， T[] toArray(T[] a)方法。此方法可以直接將ArrayList轉換得到的Array進行整體向下轉型（轉型其實是在該方法的源碼中實現的），且從該方法的源碼中可以看出，參數a的大小不足時，內部會調用Arrays.copyOf方法，該方法內部會建立一個新的數組返回，因此對該方法的常用形式如下：

public static Integer[] vectorToArray2(ArrayList<Integer> v) {  
    Integer[] newText = (Integer[])v.toArray(new Integer[0]);  
    return newText;  
}

ArrayList基于数组实现，可以通过下标索引直接查找到指定位置的元素，因此查找效率高，但每次插入或删除元素，就要大量地移动元素，插入删除元素的效率低。

在查找给定元素索引值等的方法中，源码都将该元素的值分为null和不为null两种情况处理，ArrayList中允许元素为null。

三、LinkedList

LinkedList的特点

LinkedList是基于双向循环链表（从源码中可以很容易看出）实现的，除了可以当做链表来操作外，它还可以当做栈、队列和双端队列来使用；

LinkedList同样是非线程安全的，只在单线程下适合使用；

LinkedList实现了Serializable接口，因此它支持序列化，能够通过序列化传输；

实现了Cloneable接口，能被克隆；

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