Java集合源碼分析之基礎（一）：數組與鏈表

數組和鏈表是數據結構中最基本的部分，也是其他衆多數據結構的基礎。即便在Java中，這兩種結構使用的也很廣泛。這裏咱們會先對它們進行簡要分析。

數組

在java中，數組定義爲一種基本類型，其能夠經過下標獲取到對應位置的數據。那麼這種結構的數據，在內存中是怎麼存放的呢？

正如上圖所示，數組在內存中是一段連續的存儲單元，每一個數據依次放在每一個單元中。分析這種結構，咱們能夠得出如下幾個結論：

• 建立一個數組，必須聲明其長度，以在內存中尋找合適的一段連續存儲單元。這也意味着數組的大小是固定的，咱們沒法動態調整其大小。

• 想要獲取數組中第i個元素，其時間複雜度是 O(1)，由於能夠根據其地址直接找到它。同理修改也是。

• 數組對查詢表現通常，要想查找一個元素，須要遍歷，時間複雜度爲O(n)。

• 由於地址連續，想要在數組中插入一個元素是複雜的，由於從插入位置起，後邊的全部元素都須要向後移動一位。同理刪除也是，只是移動方向爲向前。而且，當數組存滿時，就沒法繼續插入了。

• 由於數組要佔據一整塊內存，有可能產生許多的碎片，也可能由於找不到合適的內存塊，而致使存儲失敗。

總結起來就是：數組大小固定，查找迅速，增刪複雜，須要完整的內存塊，容易產生碎片。

鏈表

鏈表是一種離散存儲結構，其在內存中存儲不是連續的，每一個數據元素都經過一個指針指向其下一個元素的地址。根據指針域的不一樣，鏈表又分爲單鏈表、雙向鏈表、循環鏈表等，這裏咱們只分析單鏈表。示意圖以下所示：

分析這種結構，咱們能夠得出如下幾個結論：

• 聲明一個鏈表時，不須要知道其長度，也不須要連續的內存塊，因此其大小能夠動態調整。

• 鏈表的每一個元素都分爲數據域和指針域，前者是實際存儲的數據，後者則指向下一個元素的地址。和數組相比，每一個元素須要佔用的內存更大了。

• 要獲取鏈表的第 i 個元素變得複雜，由於其地址存放在它上一個元素的指針域裏，因此只能從第一個元素起，進行 i 次操做。同理修改也是。

• 鏈表對查詢表現也通常，須要遍歷，時間複雜度爲O(n)。

• 增長與刪除一個元素更方便了，由於沒有對內存地址的限制，咱們只須要在對應節點合理處理下指針域的值，就能夠把一個元素插入鏈表或者從鏈表刪除。

• 鏈表對內存的要求很小，只要可以存儲下一個數據元素的內存塊均可以使用，所以不會形成碎片化。

總結起來就是：大小能夠動態調整，增刪迅速，查找較慢，數據元素所佔內存略多，不須要整塊內存塊，不會形成碎片化。

數組與鏈表的選擇

經過以上分析，數組和鏈表對咱們影響最大的幾點區別在於：

• 數組按位置查找迅速，鏈表增刪方便
• 數組是固定大小，鏈表能夠隨時擴充與縮減
• 鏈表每一個元素佔據內存略多於數組
• 數組和鏈表在查詢方面表現都比較通常，耗時較長

在數據量很小，內容基本固定時，咱們選擇何種數據結構的影響並不大。但當數據量較大時，若是咱們須要對數據進行頻繁的插入刪除，咱們應該選擇鏈表，若是咱們須要頻繁的獲取某個位置的元素，咱們應該選擇數組。數組與鏈表並無明確的優劣之分，根據不一樣的使用場景進行不一樣的選擇，纔是這兩種結構使用的最佳方式。

上一篇：Java集合源碼分析之開篇

下一篇：Java集合源碼分析之基礎（二）：哈希表

本文到此就結束了，若是您喜歡個人文章，能夠關注個人微信公衆號：大大紙飛機

或者掃描下方二維碼直接添加：

您也能夠關注個人github：https://github.com/LtLei/articles

編程之路，道阻且長。惟，路漫漫其修遠兮，吾將上下而求索。