arraylist 线性不安全_Java面试系列(一)--集合类ArrayList

1.什么是ArrayList?

ArrayList是个动态数组，实现List接口，主要用来存储数据，如果存储基本类型的数据，如int，long，boolean，short，byte，那只存储它们对应的包装类。它的特点是：

增删慢：每次删除元素，都需要更改数组长度、拷贝以及移动元素位置。

查询快：由于数组在内存中是一块连续空间，因此可以根据地址+索引的方式快速获取对应位置上的元素。

2.ArrayList线程安全吗？

ArrayList是线程不安全的。

当开启多个线程操作List集合，向ArrayList中增加元素，同时去除元素。最后输出list中的所有数据，会出现几种情况：

①有些元素输出为Null；②数组下标越界异常。

有两种解决方案：

第一种是选用线程安全的数组容器是Vector，它将所有的方法都加上了synchronized。

public static Vector<Object> vector= new Vector<Object>();

第二种是用Collections.synchronizedList将ArrayList包装成线程安全的数组容器。

List<String> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

为什么ArrayList线程不安全，我们还使用它？

因为大多数的场景中，查询操作使用频率高，增删操作的使用频率低。如果涉及频繁的增删，可以使用LinkedList，实际开发过程中还是ArrayList使用最多的。不存在一个集合既查询效率高，又增删效率高，还线程安全的，因为数据结构的特性就是优劣共存的，想找个平衡点很难，牺牲了性能，那就安全，牺牲了安全那就快速。

3.ArrayList默认的数组大小是多少？

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

ArrayList默认数组大小是10。

    public ArrayList() {this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;}

默认的构造方法，构造一个初始容量为10的空列表。

4.ArrayList如何扩容？

ArrayList的扩容主要发生在向ArrayList集合中添加元素的时候，通过add()方法添加单个元素时，会先检查容量，看是否需要扩容。如果容量不足需要扩容则调用grow()扩容方法，扩容后的大小等于扩容前大小的1.5倍，也就是10+10/2。比如说超过10个元素时，会重新定义一个长度为15的数组。然后把原数组的数据，原封不动的复制到新数组中，这个时候再把指向原数的地址换到新数组。

// grow扩容方法
private void grow(int minCapacity) {// 记录扩容前的数组长度int oldCapacity = elementData.length;// 位运算，右移动一位。 整体相当于newCapacity =oldCapacity + 0.5 * oldCapacityint newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);// 如果扩容后的长度小于当前的数据量，那么就将当前的数据量的长度作为本次扩容的长度if (newCapacity - minCapacity < 0)newCapacity = minCapacity;// 判断新数组的长度是否大于可分配数组的最大值if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)// 将扩容长度设置为最大可用长度newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);// 拷贝，扩容，构建一个新的数组elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

5.ArrayList<String> list = new ArrayList<>(20); 中的list扩充几次？

不需要扩容。当指明了需要多少空间时，会一次性分配这么多的空间，就不需要扩容了。

    public ArrayList(int initialCapacity) {//判断initialCapacity是否大于0if (initialCapacity > 0) {//创建一个数组，且指定长度为initialCapacitythis.elementData = new Object[initialCapacity];} else if (initialCapacity == 0) {//如果initialCapacity容量为0，把EMPTY_ELEMENTDATA的地址赋值给elementDatathis.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;// 如果初始容量小于0，则会出现 IllegalArgumentException 异常} else {throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+initialCapacity);}}

6.ArrayList频繁扩容导致添加性能急剧下降，如何处理？

使用ArrayList时，可以 new ArrayList(大小)构造方法来指定集合的大小，以减少扩容的次数，提高写入效率。

7.ArrayList插入或删除元素一定比LinkedList慢么?

取决于删除的元素离数组末端有多远，ArrayList拿来作为堆栈来用还是挺合适的，push和pop操作完全不涉及数据移动操作。

8.如何复制某个ArrayList到另一个ArrayList中去？

（1）使用clone()方法

    public static void main(String[] args) {ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();list.add("云");list.add("烟");list.add("成");list.add("雨");Object o = list.clone();System.out.println(o);System.out.println(list);}

运行结果

源码分析：

    public Object clone() {try {ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);v.modCount = 0;return v;} catch (CloneNotSupportedException e) {// this shouldn't happen, since we are Cloneablethrow new InternalError(e);}}

（2）使用ArrayList构造方法

    public static void main(String[] args) {ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();list.add("aaa");list.add("bbb");list.add("ccc");ArrayList<String> list1 = new ArrayList<>(list);for (String s : list1) {System.out.println(s);}}

运行结果

源码分析：

    public ArrayList(Collection<? extends E> c) {// 将集合构造中的集合对象转成数组,且将数组的地址赋值给elementDataelementData = c.toArray();// 将elementData的长度赋值给 集合长度size,且判断是否不等于 0if ((size = elementData.length) != 0) {// 判断elementData 和 Object[] 是否为不一样的类型if (elementData.getClass() != Object[].class)//如果不一样,使用Arrays的copyOf方法进行元素的拷贝elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);} else {// 用空数组代替this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;}}

（3）使用addAll方法

    public static void main(String[] args) {ArrayList<String> list = new ArrayList<>();list.add("Hello");list.add("world");list.add("!");ArrayList<String> list1 = new ArrayList<>();list1.addAll(list);System.out.println(list);System.out.println(list1);}

运行结果

源码分析：

    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {//把集合的元素转存到Object类型的数组中Object[] a = c.toArray();//记录数组的长度int numNew = a.length;//调用方法检验是否要扩容,且让增量++ensureCapacityInternal(size + numNew); //调用方法将a数组的元素拷贝到elementData数组中System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);//集合的长度+=a数组的长度size += numNew;//只要a数组的长度不等于0,即说明添加成功return numNew != 0;}

9.ArrayList用来做队列合适么？

队列一般是FIFO（先入先出）的，如果用ArrayList做队列，需要在数组尾部追加数据，数组头部删除数组，反过来也可以。但是无论如何总会有一个操作会涉及到数组的数据搬迁，这个是比较耗费性能的。

虽然ArrayList不适合做队列，但是数组是非常合适的。比如ArrayBlockingQueue内部实现就是一个环形队列，它是一个定长队列，内部是用一个定长数组来实现的。另外著名的Disruptor开源Library也是用环形数组来实现的超高性能队列，具体原理不做解释，比较复杂。简单点说就是使用两个偏移量来标记数组的读位置和写位置，如果超过长度就折回到数组开头，前提是它们是定长数组。

10.ArrayList和LinkedList的区别？

ArrayList：

基于动态数组的数据结构
对于随机访问的get和set，ArrayList要优于LinkedList
对于随机操作的add和remove，ArrayList不一定比LinkedList慢 (ArrayList底层由于是动态数组，因此并不是每次add和remove的时候都需要创建新数组)

LinkedList：

基于双向链表的数据结构（双向链表遍历效率可能优于单向链表，因为双向链表可以在查找元素时，判断靠近头还是靠近尾，如果靠近头从头开始找，如果靠近尾从尾开始找）
对于顺序操作，LinkedList不一定比ArrayList慢
对于随机操作，LinkedList效率明显较低