• ArrayList为什么比LinkedList查询速度快?


    一、ArrayList与LinkedList的比较?

    ArrayList从原理上就是数据结构中的数组,也就是内存中一片连续的空间,这意味着,当我get(index)的时候,我可以根据数组的(首地址+偏移量),直接计算出我想访问的第index个元素在内存中的位置。

    LinkedList可以简单理解为数据结构中的链表(说简单理解,因为其实是双向循环链表),在内存中开辟的不是一段连续的空间,而是每个元素有一个[元素|下一元素地址]这样的内存结构。当get(index)时,只能从首元素开始,依次获得下一个元素的地址。

    用时间复杂度表示的话,ArrayList的get(n)是o(1),而LinkedList是o(n)。

    二、ArrayList为什么不是线程安全的?

    ArrayList的实现主要就是用了一个Object的数组elementData,用来保存所有的元素,以及一个size变量用来保存当前数组中已经添加了多少元素。

    接着我们看下最重要的add操作时的源代码:

    public boolean add(E e) {
    
        /**
         * 添加一个元素时,做了如下两步操作
         * 1.判断列表的capacity容量是否足够,是否需要扩容
         * 2.真正将元素放在列表的元素数组里面
         */
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

    ensureCapacityInternal()这个方法的作用就是判断如果将当前的新元素加到列表后面,列表的elementData数组的大小是否满足,如果size + 1的这个需求长度大于了elementData这个数组的长度,那么就要对这个数组进行扩容。

    这样也就出现了第一个导致线程不安全的隐患,在多个线程进行add操作时可能会导致elementData数组越界。具体逻辑如下:

      • 列表大小为9,即size=9
      • 线程A开始进入add方法,这时它获取到size的值为9,调用ensureCapacityInternal方法进行容量判断。
      • 线程B此时也进入add方法,它获取到size的值也为9,也开始调用ensureCapacityInternal方法。
      • 线程A发现需求大小为10,而elementData的大小就为10,可以容纳。于是它不再扩容,返回。
      • 线程B也发现需求大小为10,也可以容纳,返回。
      • 线程A开始进行设置值操作, elementData[size++] = e 操作。此时size变为10。
      • 线程B也开始进行设置值操作,它尝试设置elementData[10] = e,而elementData没有进行过扩容,它的下标最大为9。于是此时会报出一个数组越界的异常ArrayIndexOutOfBoundsException.

     假设当线程A和线程B都执行add操作时,它们获得的size相等,比如都为9,而数组的容量为10,线程AB都通过了判断不需要扩容。然后当执行elementData[size++]=e操作时,线程A的执行为elementData[9]=e,然后size++=10;

    然后线程B执行时 执行语句为elementData[10]=e,size++;而数组并没有扩容【0~9】,这时会发生数组越界。

    另外第二步 elementData[size++] = e 设置值的操作同样会导致线程不安全。从这儿可以看出,这步操作也不是一个原子操作,它由如下两步操作构成:

    1. elementData[size] = e;
    2. size = size + 1;

    在单线程执行这两条代码时没有任何问题,但是当多线程环境下执行时,可能就会发生一个线程的值覆盖另一个线程添加的值,具体逻辑如下:

    1. 列表大小为0,即size=0
    2. 线程A开始添加一个元素,值为A。此时它执行第一条操作,将A放在了elementData下标为0的位置上。
    3. 接着线程B刚好也要开始添加一个值为B的元素,且走到了第一步操作。此时线程B获取到size的值依然为0,于是它将B也放在了elementData下标为0的位置上。
    4. 线程A开始将size的值增加为1
    5. 线程B开始将size的值增加为2

    这样线程AB执行完毕后,理想中情况为size为2,elementData下标0的位置为A,下标1的位置为B。而实际情况变成了size为2,elementData下标为0的位置变成了B,下标1的位置上什么都没有。并且后续除非使用set方法修改此位置的值,否则将一直为null,因为size为2,添加元素时会从下标为2的位置上开始。

    https://blog.csdn.net/u012859681/article/details/78206494

    三、线程安全的List

    ArrayList 不是线程安全的,如果遇到多线程场景,可以通过 Collections 的 synchronizedList 方法将其转换成线程安全的容器后再使用。例如像下面这样:

    List<String> synchronizedList = Collections.synchronizedList(list);
    synchronizedList.add("aaa");
    synchronizedList.add("bbb");
    
    for (int i = 0; i < synchronizedList.size(); i++) {
        System.out.println(synchronizedList.get(i));
    }
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