ArrayList與LinkedList大比拼之add和remove

ArrayList與LinkedList大比拼之add和remove






各大公司的Java面試都會考到一些java源碼的問題，這個系列我將一一爲大家剖析
各種java重要的源碼


ArrayList與LinkedList是經常會進行比較的2個類，因爲他們都實現了List類
本質上講，他們底層存儲方式是不一樣的

private transient Object[] elementData;

這個是ArrayList的底層存儲方式，是一個對象數組
而LinkedList底層是什麼呢？

private static class Node<E> {
        E item;
        Node<E> next;
        Node<E> prev;


        Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
            this.item = element;
            this.next = next;
            this.prev = prev;
        }
    }

這就是LinkedList的一個內部類，也是它的存儲方式,其實LinkedList的存儲方式就是一個雙向鏈表
所以下面所說的區別，其實也就是數據結構是順序存儲結構和鏈式存儲結構的區別
先看添加,add方法
ArrayList:

public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
public void add(int index, E element) {
        rangeCheckForAdd(index);


        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                         size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }

ArrayList重載的這2種add方法，其中都調用了ensureCapacityInternal(size + 1);這個方法一直查看調用，會發現這個方法其實
就是新創建一個長度爲size+1的數組，然後將現在數組的值拷貝上去，如果是add(E e)，拷貝完成後將e放到最後即可，如果是
add(int index, E element),則需要再進行一次拷貝，建index以及之後的元素後移一位，然後再講元素放到index位置即完成，補充
一句這裏的拷貝都是native層實現。
LinkedList:

public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
    }
public void add(int index, E element) {
        checkPositionIndex(index);


        if (index == size)
            linkLast(element);
        else
            linkBefore(element, node(index));
    }

可以看到當添加到末尾的時候都調用了linkLast(e);方法

 void linkLast(E e) {
        final Node<E> l = last;
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
        last = newNode;
        if (l == null)
            first = newNode;
        else
            l.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

其實就是新建一個Node然後放到最後，如果不是添加到末尾的時候先調用node(index)方法找到那個節點

 Node<E> node(int index) {
        // assert isElementIndex(index);


        if (index < (size >> 1)) {
            Node<E> x = first;
            for (int i = 0; i < index; i++)
                x = x.next;
            return x;
        } else {
            Node<E> x = last;
            for (int i = size - 1; i > index; i--)
                x = x.prev;
            return x;
        }
    }

這裏的查找也做了一定的優化，判斷這個節點是離頭近還是離尾近，然後調用linkBefore方法插入

void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
        // assert succ != null;
        final Node<E> pred = succ.prev;
        final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
        succ.prev = newNode;
        if (pred == null)
            first = newNode;
        else
            pred.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
    }

再看刪除,remove方法
ArrayList:

public E remove(int index) {
        rangeCheck(index);


        modCount++;
        E oldValue = elementData(index);


        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work


        return oldValue;
    }
public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (elementData[index] == null) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        } else {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (o.equals(elementData[index])) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        }
        return false;
    }

如果要按照索引刪除，先copy(刪除索引位置元素,並調整後面元素位置)，然後將最後一個元素置空，方便GC回收
modCount++;是因爲modCount是記錄這個ArrayList對象的修改次數
如果要按照元素刪除的話，其實是先找到索引然後調用fastRemove()

private void fastRemove(int index) {
        modCount++;
        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
    }

這個方法其實和按照索引刪除基本一樣，只不過少了個索引的越界檢查，因爲這個是查找到的
LinkedList:

public E remove() {
        return removeFirst();
    }
public E remove(int index) {
        checkElementIndex(index);
        return unlink(node(index));
    }
public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (x.item == null) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        } else {
            for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
                if (o.equals(x.item)) {
                    unlink(x);
                    return true;
                }
            }
        }
        return false;
    }

如果是直接刪除，調用removeFirst方法

public E removeFirst() {
        final Node<E> f = first;
        if (f == null)
            throw new NoSuchElementException();
        return unlinkFirst(f);
    }

LinkedList默認是刪除第一個元素
如果是按照索引刪除，先運用node()找到這個元素，前面已經介紹過了，然後調用unlink()方法，

E unlink(Node<E> x) {
        // assert x != null;
        final E element = x.item;
        final Node<E> next = x.next;
        final Node<E> prev = x.prev;


        if (prev == null) {
            first = next;
        } else {
            prev.next = next;
            x.prev = null;
        }


        if (next == null) {
            last = prev;
        } else {
            next.prev = prev;
            x.next = null;
        }


        x.item = null;
        size--;
        modCount++;
        return element;
    }

如果是按照元素刪除，則是先找到那個元素，然後還是調用unlink()方法


總結：1.總體來看ArrayList和LinkedList的add和remove方法，LinkedList要更加簡單一點，效率也更快，原因還
是因爲，存儲結構的不同
 2.還有就是會發現一個我們沒有見過的屬性modCount，記錄修改次數，這個屬性有什麼用呢，後邊慢慢給大家講
 3.對了，補充一點，查看繼承關係，會發現，ArrayList是繼承了AbstractList，AbstractList才實現了List,而
LinkedList是直接實現了List,所以LinkedList可以說是ArrayList的叔叔
 
 
 下一篇將詳細解析ArrayList和LinkedList的查詢和修改