ArrayList扩容机制以及线程安全性

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架构殿堂 2020-10-29 16:23:04 ©著作权

文章标签 JAVA 文章分类 Java 后端开发

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List扩容实现步骤

总的来说就是分两步：

1、扩容

把原来的数组复制到另一个内存空间更大的数组中

2、添加元素

把新元素添加到扩容以后的数组中

性能分析

ArrayList作为动态数组，其内部元素以数组形式顺序存储的，所以非常适合随机访问的场合。除了尾部插入和删除元素，往往性能会相对较差，比如我们在中间位置插入一个元素，需要移动后续所有元素。

源码分析

先把ArrayList中定义的一些属性贴出来方便下面源码分析

ArrayList的两个构造方法

1.ArrayList()

2.ArrayList(int initialCapacity)

无参构造：
public ArrayList() {
      this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
  }
带参构造：
  public ArrayList(int initialCapacity) {
      if (initialCapacity > 0) {
          this.elementData = new Object[initialCapacity];
      } else if (initialCapacity == 0) {
          this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
      } else {
          throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                              initialCapacity);
      }
  }

1.在无参构造中，创建了一个空数组，长度为0

2.在有参构造中，传入的参数是正整数就按照传入的参数来确定创建数组的大小，否则异常

扩容的方法

插入元素函数 (boolean add(E e))

ArrayList在执行插入元素是超过当前数组预定义的最大值时，数组需要扩容，扩容过程需要调用底层System.arraycopy()方法进行大量的数组复制操作。

贴上源码

public boolean add(E e) {

ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!

elementData[size++] = e;

return true;

}

看，其实add方法就两步

第一步：增加长度

第二步：添加元素到数组

ensureCapacityInternal(int minCapacity)这个增加长度的方法

这个地方我们看到了，如果在添加的时候远数组是空的，就直接给一个10的长度，否则的话就加一

ensureExplicitCapacity(int minCapacity)

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
  modCount++;

  // overflow-conscious code
  if (minCapacity - elementData.length > 0)
      grow(minCapacity);
}

通过这个地方是真正的增加长度，当需要的长度大于原来数组长度的时候就需要扩容了，相反的则不需要扩容

这个地方注意

int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

oldCapacity >> 1 右移运算符原来长度的一半再加上原长度也就是每次扩容是原来的1.5倍

之前的所有都是确定新数组的长度，确定之后就是把老数组copy到新数组中，这样数组的扩容就结束了

扩容后就是把需要添加的元素添加到数组的最后一位

ArrayList安全性

非线程安全，原因

1.在 add 的扩容的时候会有线程安全问题， ensureCapacityInternal(int minCapacity)这个步骤是有线程安全问题

2.在add 的elementData[size++] = e ，这段代码

这里可以分成两个步骤：

elementData[size] = e;