RandomAccess 這個空架子有何用？

時間 2019-11-26

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在學習 Java 集合時，最早學習的即是 List 中的 ArrayList 和 LinkedList，學習集合很關鍵的是學習其源碼，瞭解底層實現方式，那麼今天就講講 ArrayList 實現的一個接口 RandomAccess。java

好奇心的產生

查看 ArrayList 的源碼，發現它實現了 RandomAccess 這個接口，出於好奇點進去看看，結果發現這接口是空的，這固然引起了更大的好奇心：這空架子到底有何用？算法

深刻探究

JDK 官方文檔是不可少的工具，先看看它是怎麼說的：RandomAccess 是 List 實現所使用的標記接口，用來代表其支持快速（一般是固定時間）隨機訪問。此接口的主要目的是容許通常的算法更改其行爲，從而在將其應用到隨機或連續訪問列表時能提供良好的性能。數組

標記接口（Marker）：這就說明了 RandomAccess 爲空的緣由，這個接口的功能僅僅起到標記的做用。dom

這不是與序列化接口 Serializable 差很少嗎？只要你認真觀察，其實不僅這一個標記接口，實際上 ArrayList 還實現了另外兩個這樣的空接口：工具

Cloneable 接口：實現了 Cloneable 接口，以指示 Object.clone() 方法能夠合法地對該類實例進行按字段複製。若是在沒有實現 Cloneable 接口的實例上調用 Object 的 clone 方法，則會致使拋出 CloneNotSupportedException 異常。oop

Serializable 接口：類經過實現 java.io.Serializable 接口以啓用其序列化功能。未實現此接口的類將沒法使其任何狀態序列化或反序列化。性能

繼續探討

標記接口都有什麼做用呢？繼續討論 RandomAccess 的做用，其餘兩個在此不做討論。學習

若是 List 子類實現了 RandomAccess 接口，那表示它能快速隨機訪問存儲的元素，這時候你想到的多是數組，經過下標 index 訪問，實現了該接口的 ArrayList 底層實現就是數組，一樣是經過下標訪問，只是咱們須要用 get() 方法的形式， ArrayList 底層仍然是數組的訪問形式。測試

同時你應該想到鏈表， LinkedList 底層實現是鏈表， LinkedList 沒有實現 RandomAccess 接口，發現這一點就是突破問題的關鍵點。spa

數組支持隨機訪問，查詢速度快，增刪元素慢；鏈表支持順序訪問，查詢速度慢，增刪元素快。因此對應的 ArrayList 查詢速度快，LinkedList 查詢速度慢， RandomAccess 這個標記接口就是標記可以隨機訪問元素的集合，簡單來講就是底層是數組實現的集合。

爲了提高性能，在遍歷集合前，咱們即可以經過 instanceof 作判斷，選擇合適的集合遍歷方式，當數據量很大時，就能大大提高性能。

隨機訪問列表使用循環遍歷，順序訪問列表使用迭代器遍歷。

先看看 RandomAccess 的使用方式

import java.util.*;
public class RandomAccessTest {
    public static void traverse(List list){

        if (list instanceof RandomAccess){
            System.out.println("實現了RandomAccess接口，不使用迭代器");

            for (int i = 0;i < list.size();i++){
                System.out.println(list.get(i));
            }

        }else{
            System.out.println("沒實現RandomAccess接口，使用迭代器");

            Iterator it = list.iterator();
            while(it.hasNext()){
                System.out.println(it.next());
            }

        }
    }
    public static void main(String[] args) {
        List<String> arrayList = new ArrayList<>();
        arrayList.add("a");
        arrayList.add("b");
        traverse(arrayList);

        List<String> linkedList = new LinkedList<>();
        linkedList.add("c");
        linkedList.add("d");
        traverse(linkedList);
    }
}
複製代碼

下面咱們加入大量數據進行性能測試：

import java.util.*;
public class RandomAccessTimeTest {

    //使用for循環遍歷
    public static long traverseByLoop(List list){
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i = 0;i < list.size();i++){
            list.get(i);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        return endTime-startTime;
    }

    //使用迭代器遍歷
    public static long traverseByIterator(List list){
        Iterator iterator = list.iterator();
        long startTime = System.currentTimeMillis();
        while (iterator.hasNext()){
            iterator.next();
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        return endTime-startTime;
    }

    public static void main(String[] args) {
        //加入數據
        List<String> arrayList = new ArrayList<>();
        for (int i = 0;i < 30000;i++){
            arrayList.add("" + i);
        }
        long loopTime = RandomAccessTimeTest.traverseByLoop(arrayList);
        long iteratorTime = RandomAccessTimeTest.traverseByIterator(arrayList);
        System.out.println("ArrayList:");
        System.out.println("for循環遍歷時間:" + loopTime);
        System.out.println("迭代器遍歷時間:" + iteratorTime);

        List<String> linkedList = new LinkedList<>();
        //加入數據
        for (int i = 0;i < 30000;i++){
            linkedList.add("" + i);
        }
        loopTime = RandomAccessTimeTest.traverseByLoop(linkedList);
        iteratorTime = RandomAccessTimeTest.traverseByIterator(linkedList);
        System.out.println("LinkedList:");
        System.out.println("for循環遍歷時間:" + loopTime);
        System.out.println("迭代器遍歷時間:" + iteratorTime);
    }
}
複製代碼