《吊打面試官》系列-ArrayList

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本文 GitHub github.com/JavaFamily 已收錄，有一線大廠面試點思惟導圖，也整理了不少個人文檔，歡迎Star和完善，你們面試能夠參照考點複習，但願咱們一塊兒有點東西。

前言

做爲一個在互聯網公司面一次拿一次Offer的麪霸，戰勝了無數競爭對手，每次都只能看到無數落寞的身影失望的離開，略感愧疚（請容許我使用一下誇張的修辭手法）。

因而在一個寂寞難耐的夜晚，我痛定思痛，決定開始寫互聯網技術棧面試相關的文章，但願能幫助各位讀者之後面試勢如破竹，對面試官進行360°的反擊，吊打問你的面試官，讓一同面試的同僚瞠目結舌，瘋狂收割大廠Offer！

全部文章的名字只是個人噱頭，咱們應該有一顆謙遜的心，因此但願你們懷着空杯心態好好學，一塊兒進步。

正文

一個婀娜多姿，穿着襯衣的小姐姐，拿着一個精緻的小筆記本，徑直走過來坐在個人面前。

看着眼前這個美麗的女人，心想這不會就是Java基礎系列的面試官吧，真香。

不過看樣子這麼年輕應該問不出什麼深度的吧，嘻嘻。（哦？是麼😏）

帥丙，上次面試到如今都過去2個星期你纔過來，爲啥鴿了這麼久？

美麗迷人的面試官您好，由於以前得了流感，差點就沒了，還有最近年末忙年會和年終review的事情，實在太忙了，很差意思。

還作了一波導演（實際上是打雜）去拍攝蘑菇街的年會視頻了，實在忙到爆炸，週末也沒能懟出文章哈哈。

好吧那我理解了，下次這種狀況記得提早跟我說，對了，多喝熱水。

面試官最後的多喝熱水，直接觸動我心裏的防線，竟然還有人這麼關心我，帥丙的眼角，又溼了……

ArrayList有用過嗎？它是一個什麼東西？能夠用來幹嗎？

有用過，ArrayList就是數組列表，主要用來裝載數據，當咱們裝載的是基本類型的數據int，long，boolean，short，byte…的時候咱們只能存儲他們對應的包裝類，它的主要底層實現是數組Object[] elementData。

與它相似的是LinkedList，和LinkedList相比，它的查找和訪問元素的速度較快，但新增，刪除的速度較慢。

小結：ArrayList底層是用數組實現的存儲。

特色：查詢效率高，增刪效率低，線程不安全。使用頻率很高。

爲啥線程 不安全還使用他呢？

由於咱們正常使用的場景中，都是用來查詢，不會涉及太頻繁的增刪，若是涉及頻繁的增刪，可使用LinkedList，若是你須要線程安全就使用Vector，這就是三者的區別了，實際開發過程當中仍是ArrayList使用最多的。

不存在一個集合工具是查詢效率又高，增刪效率也高的，還線程安全的，至於爲啥你們看代碼就知道了，由於數據結構的特性就是優劣共存的，想找個平衡點很難，犧牲了性能，那就安全，犧牲了安全那就快速。

Tip：這裏仍是強調下你們不要爲了用而用，我記得我之前最開始工做就有這個毛病。就是無論三七二十一，就是爲了用而用，別人用我也用，也無論他的性能啊，是否線程安全啥的，所幸最開始公司接觸的，都是線下的系統，並且沒啥併發。

如今回想起來還有點後怕，並且我第一次出去面試就被一個算法的大佬給虐得體無完膚，其實他問的我都會用，可是就是說不上來爲啥用，爲啥這麼作。

回想起一年前的第一次面試，我又想到了那時候的點滴，那時候我身邊還有女人，那時候我還有頭髮，那時候……個人眼角又溼了。

您說它的底層實現是數組，可是數組的大小是定長的，若是咱們不斷的往裏面添加數據的話，不會有問題嗎？

ArrayList能夠經過構造方法在初始化的時候指定底層數組的大小。

經過無參構造方法的方式ArrayList()初始化，則賦值底層數Object[] elementData爲一個默認空數組Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}因此數組容量爲0，只有真正對數據進行添加add時，才分配默認DEFAULT_CAPACITY = 10的初始容量。

你們能夠分別看下他的無參構造器和有參構造器，無參就是默認大小，有參會判斷參數。

數組的長度是有限制的，而ArrayList是能夠存聽任意數量對象，長度不受限制，那麼他是怎麼實現的呢？

其實實現方式比較簡單，他就是經過數組擴容的方式去實現的。

就好比咱們如今有一個長度爲10的數組，如今咱們要新增一個元素，發現已經滿了，那ArrayList會怎麼作呢？

第一步他會從新定義一個長度爲10+10/2的數組也就是新增一個長度爲15的數組。

而後把原數組的數據，原封不動的複製到新數組中，這個時候再把指向原數的地址換到新數組，ArrayList就這樣完成了一次改頭換面。

Tip：不少小夥伴說，你舉例幹嗎用10這麼長的數組舉例，這樣畫都要多畫一點格子了，帥丙我會作無心義的事情？由於咱們在使用ArrayList的時候通常不會設置初始值的大小，那ArrayList默認的大小就恰好是10。

而後大家也能夠看到，他的構造方法，若是你傳入了初始值大小，那就使用你傳入的參數，若是沒，那就使用默認的，一切都是有跡可循的。

能具體說下1.7和1.8版本初始化的時候的區別麼？

arrayList1.7開始變化有點大，一個是初始化的時候，1.7之前會調用this(10)纔是真正的容量爲10，1.7即自己之後是默認走了空數組，只有第一次add的時候容量會變成10。

ArrayList的默認數組大小爲何是10？

其實我也沒找到具體緣由。

聽說是由於sun的程序員對一系列普遍使用的程序代碼進行了調研，結果就是10這個長度的數組是最經常使用的最有效率的。也有說就是隨便起的一個數字，8個12個都沒什麼區別，只是由於10這個數組比較的圓滿而已。

我記得你說到了，他增刪很慢，你能說一下ArrayList在增刪的時候是怎麼作的麼？主要說一下他爲啥慢。

誒臥*，這個我想一下，大學看的有點忘記了，我想一想。

嗯嗯好的，我分別說一下他的新增的邏輯吧。

他有指定index新增，也有直接新增的，在這以前他會有一步校驗長度的判斷ensureCapacityInternal，就是說若是長度不夠，是須要擴容的。

在擴容的時候，老版本的jdk和8之後的版本是有區別的，8以後的效率更高了，採用了位運算，右移一位，其實就是除以2這個操做。

1.7的時候3/2+1 ，1.8直接就是3/2。

指定位置新增的時候，在校驗以後的操做很簡單，就是數組的copy，你們能夠看下代碼。

不知道你們看懂arraycopy的代碼沒有，我畫個圖解釋下，你可能就明白一點：

好比有下面這樣一個數組我須要在index 5的位置去新增一個元素A

那從代碼裏面咱們能夠看到，他複製了一個數組，是從index 5的位置開始的，而後把它放在了index 5+1的位置

給咱們要新增的元素騰出了位置，而後在index的位置放入元素A就完成了新增的操做了

至於爲啥說他效率低，我想我不說你也應該知道了，我這只是在一個這麼小的List裏面操做，要是我去一個幾百幾千幾萬大小的List新增一個元素，那就須要後面全部的元素都複製，而後若是再涉及到擴容啥的就更慢了不是嘛。

我問你個真實的場景，這個問題不多人知道，你可要好好回答喲！

ArrayList（int initialCapacity）會不會初始化數組大小？

這是什麼問題？臥槽問個ArrayList還能問到知識盲區？

不要慌，我記得丙丙說過：不管咱們遇到什麼困難都不要懼怕，打敗恐懼最好的辦法就是面對他！！！奧利給！！！…

會初始化數組大小！可是List的大小沒有變，由於list的大小是返回size的。

並且將構造函數與initialCapacity結合使用，而後使用set（）會拋出異常，儘管該數組已建立，可是大小設置不正確。

使用sureCapacity（）也不起做用，由於它基於elementData數組而不是大小。

還有其餘反作用，這是由於帶有sureCapacity（）的靜態DEFAULT_CAPACITY。

進行此工做的惟一方法是在使用構造函數後，根據須要使用add（）屢次。

你們可能有點懵，我直接操做一下代碼，你們會發現咱們雖然對ArrayList設置了初始大小，可是咱們打印List大小的時候仍是0，咱們操做下標set值的時候也會報錯，數組下標越界。

其實數組是初始化了，可是List沒，那size就沒變，set下標是和size比較的那就報錯了。

再結合源碼，你們仔細品讀一下，這是Java Bug裏面的一個經典問題了，仍是頗有意思的，你們平時可能也不會注意這個點。

ArrayList插入刪除必定慢麼？

取決於你刪除的元素離數組末端有多遠，ArrayList拿來做爲堆棧來用仍是挺合適的，push和pop操做徹底不涉及數據移動操做。

那他的刪除怎麼實現的呢？

刪除其實跟新增是同樣的，不過叫是叫刪除，可是在代碼裏面咱們發現，他仍是在copy一個數組。

爲啥是copy數組呢？

繼續打個比方，咱們如今要刪除下面這個數組中的index5這個位置

那代碼他就複製一個index5+1開始到最後的數組，而後把它放到index開始的位置

index5的位置就成功被」刪除「了其實就是被覆蓋了，給了你被刪除的感受。

同理他的效率也低，由於數組若是很大的話，同樣須要複製和移動的位置就大了。

ArrayList是線程安全的麼？

固然不是，線程安全版本的數組容器是Vector。

Vector的實現很簡單，就是把全部的方法通通加上synchronized就完事了。

你也能夠不使用Vector，用Collections.synchronizedList把一個普通ArrayList包裝成一個線程安全版本的數組容器也能夠，原理同Vector是同樣的，就是給全部的方法套上一層synchronized。

ArrayList用來作隊列合適麼？

隊列通常是FIFO（先入先出）的，若是用ArrayList作隊列，就須要在數組尾部追加數據，數組頭部刪除數組，反過來也能夠。

可是不管如何總會有一個操做會涉及到數組的數據搬遷，這個是比較耗費性能的。

結論：ArrayList不適合作隊列。

那數組適合用來作隊列麼？

這個女人是魔鬼麼？不過仍是得微笑面對！

數組是很是合適的。

好比ArrayBlockingQueue內部實現就是一個環形隊列，它是一個定長隊列，內部是用一個定長數組來實現的。

另外著名的Disruptor開源Library也是用環形數組來實現的超高性能隊列，具體原理不作解釋，比較複雜。

簡單點說就是使用兩個偏移量來標記數組的讀位置和寫位置，若是超過長度就折回到數組開頭，前提是它們是定長數組。

ArrayList的遍歷和LinkedList遍歷性能比較如何？

論遍歷ArrayList要比LinkedList快得多，ArrayList遍歷最大的優點在於內存的連續性，CPU的內部緩存結構會緩存連續的內存片斷，能夠大幅下降讀取內存的性能開銷。

能跟我聊一下LinkedList相關的東西麼？

能夠呀，否則今每天色已晚，否則咱們下次再聊？

好吧，每次你都找藉口，下次能夠集合最後章節了，咱們好好聊聊，你好好準備吧。

總結

ArrayList就是動態數組，用MSDN中的說法，就是Array的複雜版本，它提供了動態的增長和減小元素，實現了ICollection和IList接口，靈活的設置數組的大小等好處。

面試裏面問的時候沒HashMap，ConcurrentHashMap啥的這麼常問，可是也有必定機率問到的，仍是那句話，不打沒把握的仗。

咱們在源碼閱讀過程當中，不須要所有都讀懂，須要作的就是讀懂核心的源碼，加深本身對概念的理解就行了，用的時候不至於啥都不知道，不要爲了用而用就行了。

ArrayList經常使用的方法總結

• boolean add(E e)

將指定的元素添加到此列表的尾部。

• void add(int index, E element)

將指定的元素插入此列表中的指定位置。

• boolean addAll(Collection c)

按照指定 collection 的迭代器所返回的元素順序，將該 collection 中的全部元素添加到此列表的尾部。

• boolean addAll(int index, Collection c)

從指定的位置開始，將指定 collection 中的全部元素插入到此列表中。

• void clear()

移除此列表中的全部元素。

• Object clone()

返回此 ArrayList 實例的淺表副本。

• boolean contains(Object o)

若是此列表中包含指定的元素，則返回 true。

• void ensureCapacity(int minCapacity)

若有必要，增長此 ArrayList 實例的容量，以確保它至少可以容納最小容量參數所指定的元素數。

• E get(int index)

返回此列表中指定位置上的元素。

• int indexOf(Object o)

返回此列表中首次出現的指定元素的索引，或若是此列表不包含元素，則返回 -1。

• boolean isEmpty()

若是此列表中沒有元素，則返回 true

• int lastIndexOf(Object o)

返回此列表中最後一次出現的指定元素的索引，或若是此列表不包含索引，則返回 -1。

• E remove(int index)

移除此列表中指定位置上的元素。

• boolean remove(Object o)

移除此列表中首次出現的指定元素（若是存在）。

• protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex)

移除列表中索引在 fromIndex（包括）和 toIndex（不包括）之間的全部元素。

• E set(int index, E element)

用指定的元素替代此列表中指定位置上的元素。

• int size()

返回此列表中的元素數。

• Object[] toArray()

按適當順序（從第一個到最後一個元素）返回包含此列表中全部元素的數組。

• T[] toArray(T[] a)

按適當順序（從第一個到最後一個元素）返回包含此列表中全部元素的數組；返回數組的運行時類型是指定數組的運行時類型。

• void trimToSize()

將此 ArrayList 實例的容量調整爲列表的當前大小。

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敖丙 | 文 【原創】

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