[代码比较] ArrayList vs Collections.singletonList

我正在启动一个新线程来比较编码相同功能的不同方法。在这篇文章中，我将比较两种创建仅包含一个元素的简单列表的常用方法。具体来说，我将研究最常用的 List 实现构造函数和 Collections.singletonList，这是一个简单的工厂方法，用于创建包含单个元素的不可变列表。

数组列表

每次初始化 ArrayList 而不指定其初始容量时，它都会以空数组开始。添加第一个元素时，ArrayList 使用涉及复制数组的相对复杂的算法来调整大小。我们来看看ArrayList的结构：

  private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
  private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

  public ArrayList() {
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
  }

  public boolean add(E e) {
    modCount++;
    add(e, elementData, size);
    return true;
  }

  private void add(E e, Object[] elementData, int s) {
    if (s == elementData.length)
        elementData = grow();
    elementData[s] = e;
    size = s + 1;
  }

  private Object[] grow() {
      return grow(size + 1);
  }

  private Object[] grow(int minCapacity) {
    return elementData = Arrays.copyOf(elementData,
                                      newCapacity(minCapacity));
  }

  private int newCapacity(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    if (newCapacity - minCapacity <= 0) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)
            return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
        return minCapacity;
    }
    return (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE <= 0)
        ? newCapacity
        : hugeCapacity(minCapacity);
  }

以下是逐步发生的事情：

1. 创建了一个初始空数组 elementData。
2. 添加第一个元素时，会将当前大小（为零）与数组的长度进行比较。
3. 由于发现其大小为零，因此数组需要增长以容纳新元素。
4. 调用grow方法，计算新的容量。
5. 新容量最初增加了旧容量的一半，这让我们有 0 + 0/2 = 0。
6. 由于newCapacity不足以容纳该元素，因此继续。
7. 由于发现 elementData 是相同的初始空数组，因此它最终返回所需大小 (1) 和 DEFAULT_CAPACTIY (10) 之间的最大值，从而得到大小为 10 的数组。

当您只需要一个始终包含单个元素的简单列表时，调整大小的过程非常复杂。

也就是说，让我们谈谈我们的替代方案！

集合::singletonList

方法签名：

公共静态;列表 singletonList(T o)

描述

此方法返回一个仅包含指定对象的不可变列表。 Java 1.3中引入的singletonList有几个优点：

1. 内联实现：您可以在一行中使用所需的元素对其进行初始化。

2. 不变性：让我们看一下它的实现：
   

   private static class SingletonList<E> extends AbstractList<E>
       implements RandomAccess, Serializable {
   
     private final E element;
   
     SingletonList(E obj) {
       element = obj;
     }
     ...
   }
   

   SingletonList 继承自的 AbstractList 定义了所有可变方法，如下所示：
   

     public boolean add(E e) {
       add(size(), e);
       return true;
     }
   
     public void add(int index, E element) {
       throw new UnsupportedOperationException();
     }
   
     public E remove(int index) {
       throw new UnsupportedOperationException();
     }
   
     public E set(int index, E element) {
         throw new UnsupportedOperationException();
     }
   

   这确保了不可能重复列表的大小或其单个元素的内容。

   不变性是一个非常有利的特性。虽然我不会在这里深入探讨，但感兴趣的开发者可以从本文中了解更多信息。

3. 内存分配： SingletonList 类仅包含一个简单字段来容纳单个元素，与 ArrayList 不同，ArrayList 使用数组，使用简单的 ArrayList 简单构造函数，将为我们留下一个数组添加元素后大小为 10。

4. CPU 使用率： SingletonList 构造函数接受单个元素作为参数，不需要调整大小、数组复制或操作。与 ArrayList 添加方法相比，这效率要高得多。

结论

在这篇文章中，我们比较了使用单个元素创建简单列表的两种方法：使用 ArrayList 构造函数和 Collection.singletonList 方法。虽然 ArrayList 是一种灵活且常用的数据结构，但它会带来一些不必要的开销，特别是在添加元素时的内存分配和 CPU 使用方面。这一开销包括调整数组大小和复制数组，这对于仅包含一个元素的列表来说可能是多余的。但是，如果您需要更改此元素，ArrayList 是一个合适的解决方案。

另一方面，Collection.singletonList 为创建单元素列表提供了更有效的替代方案。这种方法不仅更简洁、更易于使用，而且保证了不变性，这在很多场景下都是一个显着的优势。与 ArrayList 相比，它具有最小的内存占用，并且几乎不需要 CPU 资源。

总而言之，对于仅包含一个元素的简单、不可变列表，Collection.singletonList 因其高效、简单和不变性而成为更好的选择。但是，如果您需要修改列表中的元素，ArrayList 可能是更合适的选择。

在下一篇文章中，我将比较单元素列表的另一种替代方法：List.of 工厂方法。稍后见！

以上是[代码比较] ArrayList vs Collections.singletonList的详细内容。更多信息请关注PHP中文网其他相关文章！