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java数组和集合

2014年02月08日 ⁄ 综合 ⁄ 共 7158字 ⁄ 字号 评论关闭

1.性能考虑,优先选择数组 
      数组在项目开发当中使用的频率是越来越少,特别是在业务为主的开发当中,首先数组没有List,Set等集合提供的诸多方法,查找增加算法都要自己编写,极其繁琐麻烦,但由于List,Set等集合使用泛型支持后,存放的都为包装类,而数组是可以使用基本数据类型,而使用基本数据类型的执行运算速度要比包装类型快得多,而且集合类的底层也是通过数组进行实现. 


2.若有必要,使用变长数组 
      在学习集合类当中,很多人喜欢将数组的定长拿来和集合类型的自变长来做比较,但其实这种比较并不合适,通过观察集合类例如ArrayList的实现其实可以看出,所谓的集合变长,其实只是用婉转的方式对原数组进行了扩容 

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  1. public static <T> T[] expandCapacity(T[] data, int newLength) {  
  2.         // 判断是否为负值  
  3.         newLength = newLength < 0 ? 0 : newLength;  
  4.   
  5.         // 生成新数组,拷贝原值并制定长度  
  6.         return Arrays.copyOf(data, newLength);  
  7.     }  



      当性能要求高的时候,可以考虑使用对数组进行封装使用,数组长度不变不是我们不使用它们的借口 


3.警惕数组的浅拷贝 
      数组的浅拷贝在Java编程中亦是基础中的基础,浅拷贝是在为数组拷贝时,基本类型拷贝的是值,而引用类型拷贝的是引用地址,在上面的例子当中,拷贝数组使用的Arrays.copyOf为浅拷贝,在使用时需要注意 


4.在明确的场景下,为集合指定初始容量 

      在我们平常的使用当中,因为集合类型是自动变长的,所以基本创建对象时不会为集合类附上初始值,就拿我们最常用的ArrayList来说明,我们首先要知道,当集合容量到达临界点时,会将底层的数组进行copyOf的操作,生成新的数组,而新的数组容量为旧数组的1.5倍,而默认数组长度为10,当我们明确知道要放置入容器中的数据数量较多时,应该指明初始值,避免多次使用copyOf造成的性能开销 

ArrayList是经常会被用到的,一般情况下,使用的时候会像这样进行声明:
List arrayList = new ArrayList();
如果像上面这样使用默认的构造方法,初始容量被设置为10。当ArrayList中的元素超过10个以后,会重新分配内存空间,使数组的大小增长到16。
可以通过调试看到动态增长的数量变化:10->16->25->38->58->88->...

 

也可以使用下面的方式进行声明:
List arrayList = new ArrayList(4);
将ArrayList的默认容量设置为4。当ArrayList中的元素超过4个以后,会重新分配内存空间,使数组的大小增长到7。
可以通过调试看到动态增长的数量变化:4->7->11->17->26->...

5.选择合适的最值算法 
      对数据进行最大值或最小值的查找,这是数据结构最基本的知识,在Java当中我们亦有很多种的方式进行实现,以下列举2种算法 

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  1. public static int getMaxByArray(int[] data) {  
  2.         // 最简单自行实现的查找方式  
  3.         int max = data[0];  
  4.         for (int i = 1, size = data.length; i < size; i++) {  
  5.             max = max > data[i] ? max : data[i];  
  6.         }  
  7.         return max;  
  8.     }  


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  1. public static int getMaxByArray(int[] data) {  
  2.         // 先排序后获取最后位  
  3.         Arrays.sort(data);  
  4.         return data[data.length - 1];  
  5.     }  


6.基本类型数组转换陷阱! 
      请观察以下代码 

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  1. public static void main(String[] args) {  
  2.         int[] nums = new int[] { 12345 };  
  3.         List list = Arrays.asList(nums);  
  4.         System.out.println(list.size());  
  5.         // 此时输出的size为1  
  6.     }  



      我们期望的结果是将数组中的元素通过Arrays.asList转换到集合类当中,但事与愿违,我们只将数组本身增加了进入,并没有将数组内的值分拆分开来,此时若然对集合List增加了泛型就会在编译期间给出错误的提示,或将数组本身改变成Integer就可以解决问题      
7.asList方法产生的List对象不可更改 
      通过上面的例子,我们可以看到使用Arrays.asList方法可以将一个数组转换成一个List,那通过asList方法返回的List有什么特别呢?注意,这个返回的List是不支持更改的,原因是因为asList方法返回的,并不是java.util.ArrayList,而是Arrays工具类中的一个静态私有内部类,虽然都有实现和ArrayList一样的父类AbstractList,但在复写add等方法时,却是抛出了UnsupportedOperationException, 
这个静态私有内部类只实现了size,toArray,get,contains这几个方法 

8.对不同的数据结构使用不同的遍历方式 
      请观看以下代码 

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  1. public static void main(String[] args) {  
  2.         // 以下为ArrayList集合的遍历方式  
  3.         int num = 80 * 10000;  
  4.         List<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>(num);  
  5.         for (int i = 0, size = arrayList.size(); i < size; i++) {  
  6.             arrayList.get(i);  
  7.         }  
  8.   
  9.         // 以下为LinkedList集合的遍历方式  
  10.         List<Integer> linkedList = new LinkedList<Integer>();  
  11.         for (Integer integer : linkedList) {  
  12.   
  13.         }  
  14.     }  



      为什么对LinkedList和ArrayList要选择不同的遍历方式? 

      1.因为ArrayList实现了RamdomAccess接口(随机存取接口),RamdomAccess 
        接口和Serializable,Cloneable接口一样是Java中的标示接口,代表这个 
        这个类可以随机存取,对ArrayList来说就标志着,数据之间没有关联, 
        即相邻的两个位置没有互相依赖的关系,可以随机访问, 

      2.Java中的foreach语法是iterator(迭代器)的变形用法,我们知道迭代器 
        是23种设计模式的一种,但迭代器是需要知道两个元素时间的关系的,不然 
        怎么提供hasNext的支持呢?就是因为上一个元素要判断下一个元素是否 
        存在,强行建立了这种关系,违背了ArrayList随机存取的特别 

      3.在LinkedList中,因为是通过双向链表的形式来存储,所以对迭代器的 
        支持非常好,因为LinkedList相邻的两个元素本来就存在关系 

      所以在对LinkedList和ArrayList要采取不同的遍历方式,读者若然有兴趣 
      可以尝试一下对LinkedList采用下标的形式访问,会发现两者的效率有较大 
      的差距 

8.适时选择ArrayList或LinkedList 
      ArrayList和LinkedList的主要区别: 

      1.ArrayList底层的数据结构为数组,而LinkedList底层结构为双向链表 

      2.在插入数据时,由于ArrayList每次插入后都需要将数组元素向后顺延 
        位置,而LinkedList只需要更改头节点和尾节点即可完成插入操作,所以 
        在插入操作较为频繁时,优先使用LinkedList 

      3.在删除数据时,由于ArrayList要保持数组的有序性,当删除后元素要亦 
        需要向后或向前移位,而LinkedList照旧还是更改头尾节点. 

      4.在更新时,由于LinkedList会使用折半遍历的方式进行查找定位元素再 
        进行更新,对比起ArrayList的直接定位下标元素替换,ArrayList对更新 
        的效率更佳 

      5.LinkedList可以模拟队列,通过LinkedList的addFirst,addLast等操作 
8.适时选择ArrayList或LinkedList 
      ArrayList和LinkedList的主要区别: 

      1.ArrayList底层的数据结构为数组,而LinkedList底层结构为双向链表 

      2.在插入数据时,由于ArrayList每次插入后都需要将数组元素向后顺延 
        位置,而LinkedList只需要更改头节点和尾节点即可完成插入操作,所以 
        在插入操作较为频繁时,优先使用LinkedList 

      3.在删除数据时,由于ArrayList要保持数组的有序性,当删除后元素要亦 
        需要向后或向前移位,而LinkedList照旧还是更改头尾节点. 

      4.在更新时,由于LinkedList会使用折半遍历的方式进行查找定位元素再 
        进行更新,对比起ArrayList的直接定位下标元素替换,ArrayList对更新 
        的效率更佳 

      5.LinkedList可以模拟队列,通过LinkedList的addFirst,addLast等操作 


9.列表相等只需关心元素数据 
      Java为了我们可以安心的面向List,Set,Map等接口进行编程,因此对集合类中的equlas进行了复写,让我们在比较两个集合是否相等时,只需要比较元素数据是否相等即可,避免了因为替换集合实现类造成的错误 

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  1. public static void main(String[] args) {  
  2.         List<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();  
  3.         arrayList.add(1);  
  4.         arrayList.add(2);  
  5.   
  6.         List<Integer> linkedList = new LinkedList<Integer>();  
  7.         linkedList.add(1);  
  8.         linkedList.add(2);  
  9.   
  10.         System.out.println(arrayList.equals(linkedList));  
  11.         // 不用关心具体实现,输出为true  
  12.     }  

10.子列表只是原列表的视图 
      List接口中,提供了subList方法,作用就是返回一个列表中的子列表,这个方法与String类型的substring有点类似,请观察以下代码 

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  1. public static void main(String[] args) {  
  2.         List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();  
  3.         list.add(1);  
  4.         list.add(2);  
  5.         List<Integer> subList = list.subList(02);  
  6.         System.out.println(subList); // 输出为1,2  
  7.         subList.add(3); // 子列表增加元素  
  8.         System.out.println(list); // 输出原列表,输出为1,2,3  
  9.     }  



      我们可以把List接口中的subList想成和数据库中的视图一样,在数据库中虽然不建议我们对视图进行增删改,但确实是可以操作的,而且操作完也可以反映到表当中,subList也同理,它只是原列表的视图,所有的操作都将直接影响原列表,但subList和数据库视图有一点不同,下面将会进行说明 


11.推荐使用subList处理局部列表 
      现在有一个需求,在一个长度为50的列表中删除位置是10~20的元素 

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  1. public static void main(String[] args) {  
  2.         List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();  
  3.         // 增加50行  
  4.         for (int i = 0, size = 50; i < size; i++) {  
  5.             list.add(i);  
  6.         }  
  7.           
  8.         // 方法1  
  9.         for (int i = 10; i < 20; i++) {  
  10.             list.remove(10);  
  11.         }  
  12.           
  13.         // 方法2  
  14.         list.subList(1020).clear();  
  15.         System.out.println(list);  
  16.     }  



      以上方法2,为什么要不停删除位置为10的元素呢?这是很容易忽略的问题,因为List当删除元素时,为了保持有序性,会移动元素替换被删除的位置,所以当位置为10的元素删除后,11的位置会替换上来..在上面已经提到,修改子列表会直接影响原列表,使用方法2的一行就能完成,是不是很方便? 

12.生成子列表后不要再操作原列表 
      subList生成子列表是原列表的视图,而对子列表的改动会直接影响原列表,那若然是对原列表的更改呢? 

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  1. public static void main(String[] args) {  
  2.         List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();  
  3.         list.add(1);  
  4.         list.add(2);  
  5.         List<Integer> subList = list.subList(02);  
  6.         // 原列表增加数据  
  7.         list.add(3);  
  8.         // 对比元素数量  
  9.         System.out.println(list.size() == subList.size());  
  10.   
  11.         // 运行结果,抛出java.util.ConcurrentModificationException异常  
  12.     }  



      看到这个异常,很多人会觉得很郁闷,并发修改异常?可我程序并没有运行在多线程的环境当中,而原因是因为,当创建subList时,list会将1个变量modCount传递到subList的构造参数当中,而当list进行修改时,就会对modCount进行累加,而subList在进行操作时,会检查modCount是否和list的一致,若然不一直就抛出异常,这就是原因,这也是subList和数据库视图不同的地方,表修改后直接反应到视图,而list修改后,不会反应到subList,所以在使用subList时,应该使用如下方式对list进行加锁 

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  1. public static void main(String[] args) {  
  2.         List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();  
  3.         list.add(1);  
  4.         list.add(2);  
  5.         List<Integer> subList = list.subList(02);  
  6.         // 设置列表为只读状态  

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