阿里面試常見題：ArrayList、LinkedList和CopyOnWriteArrayList

ArrayList方面

ArrayList簡介：

ArrayList是一種以數組實現的List，它實現了List, RandomAccess, Cloneable, Serializable接口。

1. 實現List接口表示它能夠支持刪除、添加和查找等操做。
2. 實現RandomAccess接口表示它能夠支持隨機訪問（強調一點，並非由於實現RandomAccess接口，ArrayList才支持隨機訪問。RandomAccess只是一個標記接口，接口RandomAccess中內容是空的，只是做爲標記使用。）。
3. 實現了Cloneable接口表示ArrayList能夠被克隆。
4. 實現了Serializable接口表示ArrayList能夠被序列化。

ArrayList中的屬性

1. DEFAULT_CAPACITY =10;表示默認的容量爲10。
2. Object[] EMPTY_ELEMENTDATA ={};表示一個空數組，若是你傳入的容量爲0時使用，例如：ArrayList list=new ArrayList（0）。
3. Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA={}；表示一個空的數組，在你不傳入容量的時候使用，例如：ArrayList list=new ArrayList（）時使用。在添加第一個元素的時候會初始化默認的大小10.
4. Object[] elementData；用於存儲元素的數組。
5. int size；表示元素的個數。
6. modCount；對於add操做，remove操做，modCount會進行自增操做。表示ArrayList支持fail-fast。

ArrayList的構造方法（三種）

ArrayList list =new ArrayList(int initialCapacity)

傳入初始容量，若是小於0就拋出異常；若是大於0，則使用傳入的容量；若是等於0就使用EMPTY_ELEMENTDATA空數組。

ArrayList list=new ArrayList（）

不傳入初始容量，默認使用
DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA空數組，在添加第一個元素的時候擴容爲默認的大小DEFAULT_CAPACITY也就是10。

ArrayList list=new ArrayList（Collection c）

會將Collection集合轉化爲數組拷貝到element數組中（elementData=c.toArray()）。

ArrayList的各類操做

add（E e）

將元素添加到末尾，平均時間複雜度爲O(1);

1. 檢查數組是否須要擴容
2. 首先判斷elementData是否等於DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA便是否爲空數組，若是是就初始化爲默認大小DEFAULT_CAPACITY（10）；
3. 新容量爲舊容量的1.5倍；若是發現仍是比須要的容量小，則以須要的容量爲標準；若是須要的容量已經超過最大的容量（MAX_ARRAY_SIZE），則使用最大的容量；最後以新容量拷貝出一個新的數組。
4. 添加元素。

add（int index，E element）

將元素添加到指定位置，時間複雜度爲O(n),由於須要將index後的元素總體向後移動一位。

1. 檢查index是否越界。
2. 檢查是否須要進行擴容。
3. 將index後的元素總體向後移動一位。
4. 將index位置的元素賦值爲element。
5. size++，表示元素個數增長一。

get（int index）

1. 返回指定位置的元素，時間複雜度爲o（1）。
2. 判斷index是否越界。
3. 返回index位置的元素。

remove（int index）

刪除指定位置的元素，時間複雜度爲o（n），由於須要將index後的元素總體向前移動一位。

1. 檢查是否越界。
2. modCount++。
3. 調用System.arrayCopy()方法對於數組自己進行復制，將index後的元素總體向前移動一位。
4. 將最後一個元素設置爲null，幫助GC。
5. 返回index位置的舊值。

remove（Object o）

刪除指定元素的值，時間複雜爲o（n）。

1. 遍歷數組，若是刪除的元素爲null，使用==進行null的比較；若是刪除的元素不爲null，使用equals（）進行比較。
2. modCount++；
3. 調用System.arrayCopy()方法將刪除元素位置後的全部元素總體向前移動一位。
4. 將最後一個元素設置爲null，方便進行GC。
5. 返回true或false表示刪除成功或者失敗。

ArrayList總結

1. ArrayList使用數組存儲元素，當數組長度不夠的時候，會進行擴容，每次擴容爲1.5倍。
2. ArrayList添加元素到尾部，平均時間複雜度爲O（1）。
3. ArrayList添加元素到中間，平均時間複雜度爲O（n）。
4. ArrayList刪除尾部的元素，平均時間複雜度爲O（1）。
5. ArrayList從中間刪除元素比價慢，平均時間複雜度爲O（n）。
6. ArrayList支持隨機訪問，時間複雜度爲O（1）。

 

LinkedList相關方面

LinkedList簡介：

相較於ArrayList的數組實現，LinkedList是基於雙向鏈表實現的。它實現了List, Deque,Queue， Cloneable, Serializable接口。

1. 實現List接口表示它能夠支持刪除、添加和查找等操做。
2. 實現Deque和Queue接口表示它能夠做爲雙端隊列進行使用，同時也能夠做爲棧進行使用。
3. 實現了Cloneable接口表示ArrayList能夠被克隆。
4. 實現了Serializable接口表示ArrayList能夠被序列化。

LinkedList的內部屬性

int size表示元素的個數，初始爲0。

1. Node< E> first。表示鏈表的第一個節點。
2. Node< E> last。表示鏈表中的最後一個節點。
3. Node< E> 是一個雙向鏈表的結構。Node< E>內部包括Node< E> next,Node< E> prev和E item。
4. modcount表示支持fail-fast。

LinkedList的主要方法

addFirst（E e）

在隊首添加元素，時間複雜度爲O(1)。

1. 建立一個新的節點newNode。
2. 將newNode賦值給first即first=newNode。
3. 判斷newNode是否是第一個新添加的節點，若是是的話，將newNode賦值給last即last=newNode。
4. size++。
5. modcount++。

addLast（E e）

在隊尾添加元素和addFirst（E e）同理，時間複雜度爲O（1）。

add（int index，E element）

在指定位置添加元素，時間複雜度爲O（n）。由於須要遍歷，查找到插入位置的後繼節點。

1. 判斷是否越界。
2. 若是index小於size/2,從前日後進行遍歷找到插入位置的後繼節點；若是index大於size/2,從後往前遍歷找到插入位置的後繼節點。
3. 按照雙線鏈表在中間插入元素的方法進行插入。

removeFirst（）

刪除隊首的元素，時間複雜度爲O（1）。

1. 若是鏈表中沒有元素，拋出異常。
2. 查找first的後繼節點假設是first_next，將first設置爲null，方便進行GC。
3. 將first設置爲first_next即first=first_next;判斷first_next是否爲null，若是first_next等於null，則將last設置爲null不然將first_next.prev設置爲null。
4. size–。
5. modcount++。

removeLast（）

刪除隊尾的元素，時間複雜度爲O（1）。原理同上。

remove(int index)

刪除指定位置的元素，時間複雜度爲O（n），原理同add(int index,E element)。

LinkedList總結

1. LinkedList是基於雙向鏈表實現，能夠做爲雙端隊列，棧來進行使用。
2. LinkedList在隊首隊尾刪除添加比較快，時間複雜度爲O(1)。
3. LinkedList在鏈表中間添加刪除比較慢，時間複雜度爲O（n）。
4. 另外要注意的是，LinkedList是不支持隨機訪問的，因此訪問中間元素的效率比較低。

 

CopyOnWriteArrayList相關

CopyOnWriteArrayList簡介：

CopyOnWriteArrayList是ArrayList的線程安全版本，也是經過數組實現的。相較於ArrayList，CopyOnWriteArrayList使用ReentrantLock重入鎖加鎖，保證線程安全。每次對數組的修改都徹底拷貝一份新的數組來修改，修改完了再替換掉老數組，這樣保證了只阻塞寫操做，不阻塞讀操做，實現讀寫分離。

CopyOnWriteArrayList實現了List, RandomAccess, Cloneable, Serializable接口。

1. 實現List接口表示它能夠支持刪除、添加和查找等操做。
2. 實現RandomAccess接口表示它能夠支持隨機訪問（強調一點，並非由於實現了RandomAccess接口，ArrayList才支持隨機訪問。RandomAccess只是一個標記接口，接口RandomAccess中內容是空的，只是做爲標記使用。）。
3. 實現了Cloneable接口表示ArrayList能夠被克隆。
4. 實現了Serializable接口表示ArrayList能夠被序列化。

CopyOnWriteArrayList主要的內部屬性：

1. ReentrantLock lock=new ReentrantLock();用於修改時進行加鎖。
2. Object[]array用於純屬元素。

CopyOnWriteArrayList主要方法：

add（E e）

添加一個元素到末尾。

1. 使用ReentrantLock進行加鎖。
2. 使用getArray（）方法獲取元素的數組。
3. 新建一個數組大小是原數組的長度加一，並使用Arrays.copyof()方法將原數組拷貝到新數組中。
4. 將添加的元素放到新數組的末尾。
5. 將新數組覆蓋原數組。
6. 解鎖。

add（int index，E element）

添加元素到制定的位置。

1. 加鎖。
2. 判斷是否越界，若是越界拋出異常。
3. 若是索引等於數組長度，那就拷貝一個len+1的數組即newElements =Arrays.copyOf(elements,len+1)。
4. 若是索引不等於數組長度，那就新建一個len+1的數組，將索引以前的部分拷貝到新數組索引以前，索引以後拷貝到新數組索引以後的位置。
5. 把索引位置賦值爲待添加的元素。
6. 把新數組賦值給當前對象的array屬性，覆蓋原數組。
7. 解鎖。

get（int index）

獲取指定位置的元素，時間複雜度爲O（1）。

1. 經過getAway（）方法獲取數組。
2. 返回指定位置的元素。

remove（int index）

刪除指定位置的元素，時間複雜度O（n）。

1. 加鎖。
2. 經過getAway（）方法獲取舊數組。
3. 若是移除的是最後一位，那麼直接拷貝一份n-1的新數組, 最後一位就自動刪除。
4. 若是移除的不是最後一位，那麼新建一個n-1的新數組。將前index的元素拷貝到新數組中，將index後面的元素往前挪一位拷貝到新數組中。
5. 將新數組賦值給當前對象的數組屬性。
6. 解鎖並返回舊值。

CopyOnWriteArrayList總結：

1. 對於寫操做，CopyOnWriteArrayList使用ReentrantLock重入鎖加鎖，保證線程安全。
2. CopyOnWriteArrayList的寫操做要先拷貝一份新數組，在新數組中進行修改，修改完了再用新數組去替換舊的數組。
3. CopyOnWriteArrayList採用讀寫分離的思想，讀操做不加鎖，可是寫操做須要加鎖。
4. CopyOnWriteArrayList支持隨機快速訪問，時間複雜度爲O(1)。