0

0

在Java里ArrayList的底层实现原理_Java动态数组机制说明

P粉602998670

P粉602998670

发布时间:2026-01-30 11:32:02

|

592人浏览过

|

来源于php中文网

原创

ArrayList底层是Object[]数组,非链表或哈希结构;默认容量10,不自动压缩空间,扩容为1.5倍,支持null和重复元素,随机访问O(1),增删平均O(n)。

在java里arraylist的底层实现原理_java动态数组机制说明

ArrayList底层用Object[]数组存储元素

它不是链表,也不是哈希结构,就是一个普通的Object[]数组,初始化时默认长度是10(JDK 8),所有元素都存在这个数组里,按插入顺序连续存放。

常见错误是以为ArrayList能自动“压缩”空间——其实不会。即使调用remove()删掉中间元素,数组空位依然存在,只是后续元素前移覆盖;只有显式调用trimToSize()才会真正缩小内部数组容量。

  • add(E e)时若数组已满,会触发扩容:新容量 = 旧容量 × 1.5(即oldCapacity + (oldCapacity >> 1)
  • 扩容是通过Arrays.copyOf()创建新数组并复制,有性能开销,频繁添加建议预设初始容量
  • 允许存null,也支持重复元素,这点和HashSet完全不同

get(int index)和set(int index, E element)是O(1)随机访问

因为底层是数组,所以根据下标直接计算内存偏移量,不遍历、不查找,只要index在合法范围内(0 ≤ index ),就能瞬间拿到或替换元素。

但要注意:如果传入越界下标,会抛IndexOutOfBoundsException,不是NullPointerException,也不是静默失败。

立即学习Java免费学习笔记(深入)”;

  • get(5)不会检查对应位置是否为null,只检查索引是否越界
  • set(3, "new")要求索引必须已存在(即size > 3),不能用于“扩展”数组
  • 想在末尾外插入?得用add(index, element),但那是O(n)操作,会移动后续所有元素

add()和remove()涉及数组复制,时间复杂度不是常数

在末尾添加(add(E))平均是O(1),但触发扩容时是O(n);在中间或开头增删(add(int, E)remove(int))一定是O(n),因为要调用System.arraycopy()移动数据。

NatAgent
NatAgent

AI数据情报监测与分析平台

下载

典型误用场景:用for (int i = 0; i 配合remove(i)遍历删除——会导致漏删,因为每次删除后后续元素前移,下标对不上。

  • 安全删除全部匹配项,用Iterator.remove()removeIf()
  • 批量插入多个元素,比反复调用add()更高效的方式是先收集到另一个集合,再用addAll()
  • remove(Object)是按值查找删除第一个匹配项,需遍历,最坏O(n);而remove(int)是按索引,不查值

线程不安全,多线程写入必须额外同步

它的所有方法都没有内置锁,add()remove()、甚至size()都不是原子操作。两个线程同时add()可能造成数组越界、元素丢失或size错乱。

别用Collections.synchronizedList(new ArrayList())就以为万事大吉——它只保证单个方法原子,复合操作(如“检查是否存在再添加”)仍需手动加锁。

  • 高并发读多写少?考虑CopyOnWriteArrayList,但注意写操作代价极高
  • 纯并发计数/累加?优先用ConcurrentHashMapLongAdder,别硬套ArrayList
  • 迭代过程中修改会触发ConcurrentModificationException,这是fail-fast机制,不是线程安全的保障

实际写代码时,最容易被忽略的是扩容边界和并发组合操作——前者影响性能抖动,后者导致偶发Bug,很难复现。

热门AI工具

更多
DeepSeek
DeepSeek

幻方量化公司旗下的开源大模型平台

豆包大模型
豆包大模型

字节跳动自主研发的一系列大型语言模型

通义千问
通义千问

阿里巴巴推出的全能AI助手

腾讯元宝
腾讯元宝

腾讯混元平台推出的AI助手

文心一言
文心一言

文心一言是百度开发的AI聊天机器人,通过对话可以生成各种形式的内容。

讯飞写作
讯飞写作

基于讯飞星火大模型的AI写作工具,可以快速生成新闻稿件、品宣文案、工作总结、心得体会等各种文文稿

即梦AI
即梦AI

一站式AI创作平台,免费AI图片和视频生成。

ChatGPT
ChatGPT

最最强大的AI聊天机器人程序,ChatGPT不单是聊天机器人,还能进行撰写邮件、视频脚本、文案、翻译、代码等任务。

相关专题

更多
c语言中null和NULL的区别
c语言中null和NULL的区别

c语言中null和NULL的区别是:null是C语言中的一个宏定义,通常用来表示一个空指针,可以用于初始化指针变量,或者在条件语句中判断指针是否为空;NULL是C语言中的一个预定义常量,通常用来表示一个空值,用于表示一个空的指针、空的指针数组或者空的结构体指针。

236

2023.09.22

java中null的用法
java中null的用法

在Java中,null表示一个引用类型的变量不指向任何对象。可以将null赋值给任何引用类型的变量,包括类、接口、数组、字符串等。想了解更多null的相关内容,可以阅读本专题下面的文章。

458

2024.03.01

string转int
string转int

在编程中,我们经常会遇到需要将字符串(str)转换为整数(int)的情况。这可能是因为我们需要对字符串进行数值计算,或者需要将用户输入的字符串转换为整数进行处理。php中文网给大家带来了相关的教程以及文章,欢迎大家前来学习阅读。

463

2023.08.02

int占多少字节
int占多少字节

int占4个字节,意味着一个int变量可以存储范围在-2,147,483,648到2,147,483,647之间的整数值,在某些情况下也可能是2个字节或8个字节,int是一种常用的数据类型,用于表示整数,需要根据具体情况选择合适的数据类型,以确保程序的正确性和性能。本专题为大家提供相关的文章、下载、课程内容,供大家免费下载体验。

544

2024.08.29

c++怎么把double转成int
c++怎么把double转成int

本专题整合了 c++ double相关教程,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

113

2025.08.29

C++中int的含义
C++中int的含义

本专题整合了C++中int相关内容,阅读专题下面的文章了解更多详细内容。

200

2025.08.29

线程和进程的区别
线程和进程的区别

线程和进程的区别:线程是进程的一部分,用于实现并发和并行操作,而线程共享进程的资源,通信更方便快捷,切换开销较小。本专题为大家提供线程和进程区别相关的各种文章、以及下载和课程。

503

2023.08.10

Python 多线程与异步编程实战
Python 多线程与异步编程实战

本专题系统讲解 Python 多线程与异步编程的核心概念与实战技巧,包括 threading 模块基础、线程同步机制、GIL 原理、asyncio 异步任务管理、协程与事件循环、任务调度与异常处理。通过实战示例,帮助学习者掌握 如何构建高性能、多任务并发的 Python 应用。

186

2025.12.24

C++ 设计模式与软件架构
C++ 设计模式与软件架构

本专题深入讲解 C++ 中的常见设计模式与架构优化,包括单例模式、工厂模式、观察者模式、策略模式、命令模式等,结合实际案例展示如何在 C++ 项目中应用这些模式提升代码可维护性与扩展性。通过案例分析,帮助开发者掌握 如何运用设计模式构建高质量的软件架构,提升系统的灵活性与可扩展性。

0

2026.01.30

热门下载

更多
网站特效
/
网站源码
/
网站素材
/
前端模板

精品课程

更多
相关推荐
/
热门推荐
/
最新课程
Kotlin 教程
Kotlin 教程

共23课时 | 3万人学习

C# 教程
C# 教程

共94课时 | 7.9万人学习

Java 教程
Java 教程

共578课时 | 52.8万人学习

关于我们 免责申明 举报中心 意见反馈 讲师合作 广告合作 最新更新
php中文网:公益在线php培训,帮助PHP学习者快速成长!
关注服务号 技术交流群
PHP中文网订阅号
每天精选资源文章推送

Copyright 2014-2026 https://www.php.cn/ All Rights Reserved | php.cn | 湘ICP备2023035733号