ArrayList源码分析(fail-fast机制和扩容)
来源:互联网 发布:淘宝综合排名怎么算 编辑:程序博客网 时间:2024/05/16 17:46
针对ArrayList,需要明白以下几点:
- 线程不安全~
- 扩容机制:扩容为1.5倍+1,写法为oldCapacity+(oldCapacity>>1),防止整数溢出~
- 构造方法:在jdk1.8以后,初始化时不分配大小,只有在第一次添加数据时才创建大小为10的数组~
- fast-fail机制:增删改时都有modCount变量记录修改次数,和expectModCount比较,以便迭代列表修改数据时能够报ConcurrentModificationException~
- MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8~
- 数组复制时使用System.arraycopy()~
针对上面的几点,我们展开说明下:
Arrays.copyOf()和System.arraycopy()
区别直接看二者源码:
public static native void arraycopy(Object src, //源数组 int srcPos, //源数组中的起始位置 Object dest, //目标数组 int destPos, //目标数组中的起始位置 int length //要复制的数组元素的数量);
//非基本类型 public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) { T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class) ? (T[]) new Object[newLength] : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength); System.arraycopy(original, 0, copy, 0, Math.min(original.length, newLength)); return copy; } //基本数据类型 public static int[] copyOf(int[] original, int newLength) { int[] copy = new int[newLength]; System.arraycopy(original, 0, copy, 0, Math.min(original.length, newLength)); return copy; } //original - 要复制的数组 //newLength - 要返回的副本的长度 //newType - 要返回的副本的类
区别:
- arraycopy()需要目标数组,将原数组copy到你自己定义的数组里,而且可以选择copy的起点长度以及放入新数组中的位置;
- copyOf()是系统自动在内部新建一个数组,调用arraycopy()进行复制。
Array.copyOf()可以看作是受限的System.arraycopy(),它主要是用来将原数组全部拷贝到一个新长度的数组,适用于数组扩容
MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8
一个数组对象,例如int类型,和一个标准的java对象很类似。主要的区别在于:数组对象有一个用来存储数据大小的额外元数据片。一个数组对象的metadata包括:
①Class:指向类信息的指针用来表名对象类型。如整形数组,这个指针就指向int[]类;
②Flags:一个表示对象状态的flags集合,包括对象的hashcode(如果有的话)和对象的判断(表示一个对象是否是数组);
③Lock:对象的同步信息,表明对象当前是否被synchronized;
④Size:数组的大小。
整型的最大值为2^31 = 2,147,483,648,因为数组本身需要8 bytes来存储大小2,147,483,648,因此数组的最大值为2^31-8。
扩容 机制
先看下jdk1.6的扩容机制:
public void ensureCapacity(int minCapacity) { modCount++; int oldCapacity = elementData.length; if (minCapacity > oldCapacity) { Object oldData[] = elementData; int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1; //没有考虑整形溢出问题 if (newCapacity < minCapacity) newCapacity = minCapacity; // minCapacity is usually close to size, so this is a win: elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); } }int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;和oldCapacity+(oldCapacity>>1);效果是一样的,都相当于1.5倍,但实际上有很大区别:①前者的乘除运算数学结果比后者大1,如oldCapaticy=10时,前者是16,后者是15;②在oldCapacity比较大时运算结果不一样,如oldCapacity=Integer.MAX_VALUE即10^9,前者算出-647483647,后者算出1500000000.
因此1.7及以上版本jdk对这两个问题做了修改:
// 手动扩容方法(可以外部调用,不过大多数情况都是List<?> = new ArrayList<>(),这样是调用不到这个方法的) // 这个方法只是简单区别下list是不是通过 new ArrayList() 来创建的,这一点前面说了 // 如果是,则尝试最小扩容10个,不是则尝试扩容指定个,具体也是通过内部扩容方法完成容量确保 public void ensureCapacity(int minCapacity) { int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) // any size if not default element table ? 0 // larger than default for default empty table. It's already // supposed to be at default size. : DEFAULT_CAPACITY; if (minCapacity > minExpand) { ensureExplicitCapacity(minCapacity); } } // 下面是内部扩容相关的几个方法的代码 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } ensureExplicitCapacity(minCapacity); } private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; // overflow-conscious code 考虑int型溢出 if (minCapacity - elementData.length > 0) grow(minCapacity); } private void grow(int minCapacity) { // overflow-conscious code 考虑int型溢出 int oldCapacity = elementData.length; int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); if (newCapacity - minCapacity < 0) newCapacity = minCapacity; if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // minCapacity is usually close to size, so this is a win: elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); } private static int hugeCapacity(int minCapacity) { if (minCapacity < 0) // overflow int型溢出,直接报错 throw new OutOfMemoryError(); return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE; }
构造方法
//jdk 1.6public ArrayList(){ this(10);}//jdk1.7private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; public ArrayList() { super(); this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; }//jdk 1.8private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; }
对比可知,随着版本的增加,无参构造方法的底层数组elementData大小默认为0,而不是之前的10。也就是,懒初始化,只有在第一次添加数据时,才开始真正的初始化工作。
带参数的构造方法,基本一致:
// 1.6 public ArrayList(int initialCapacity) { super(); if (initialCapacity < 0) throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); this.elementData = new Object[initialCapacity]; } // 1.7 跟1.6的一样 public ArrayList(int initialCapacity) { super(); if (initialCapacity < 0) throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); this.elementData = new Object[initialCapacity]; } // 1.8 public ArrayList(int initialCapacity) { if (initialCapacity > 0) { this.elementData = new Object[initialCapacity]; } else if (initialCapacity == 0) { this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; // 重用空数组,一个小小的优化 } else { throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); } }
fail-fast机制
"快速失败",是java集合的一种错误检测机制,某个线程对collection进行迭代时,不允许其他线程对该collection进行结构上的修改。java.util包中的所有集合类都是快速失败的,而java.util.concurrent包中的集合类都是安全失败的;快速失败的迭代器在出错时会抛出ConcurrentModificationException,而安全失败的迭代器从不抛出这个异常。
总结: fast-fail事件产生的条件:当多个线程对Collection进行操作时,若其中某一个线程通过iterator去遍历集合时,该集合的内容被其他线程所改变;则会抛出ConcurrentModificationException异常。
fast-fail解决办法:通过util.concurrent集合包下的相应类去处理,则不会产生fast-fail事件。如CopyOnWriteArrayList
那么,ConcurrentModificationException是如何产生的呢?
public abstract class AbstractList<E> extends AbstractCollection<E> implements List<E> { ... // AbstractList中唯一的属性 // 用来记录List修改的次数:每修改一次(添加/删除等操作),将modCount+1 protected transient int modCount = 0; // 返回List对应迭代器。实际上,是返回Itr对象。 public Iterator<E> iterator() { return new Itr(); } // Itr是Iterator(迭代器)的实现类 private class Itr implements Iterator<E> { int cursor = 0; int lastRet = -1; // 修改数的记录值。 // 每次新建Itr()对象时,都会保存新建该对象时对应的modCount; // 以后每次遍历List中的元素的时候,都会比较expectedModCount和modCount是否相等; // 若不相等,则抛出ConcurrentModificationException异常,产生fail-fast事件。 int expectedModCount = modCount; public boolean hasNext() { return cursor != size(); } public E next() { // 获取下一个元素之前,都会判断“新建Itr对象时保存的modCount”和“当前的modCount”是否相等; // 若不相等,则抛出ConcurrentModificationException异常,产生fail-fast事件。 checkForComodification(); try { E next = get(cursor); lastRet = cursor++; return next; } catch (IndexOutOfBoundsException e) { checkForComodification(); throw new NoSuchElementException(); } } public void remove() { if (lastRet == -1) throw new IllegalStateException(); checkForComodification(); try { AbstractList.this.remove(lastRet); if (lastRet < cursor) cursor--; lastRet = -1; expectedModCount = modCount; } catch (IndexOutOfBoundsException e) { throw new ConcurrentModificationException(); } } final void checkForComodification() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); } } ...}在执行next()和remove()方法时,都会执行checkForComodication()方法,目的就是为了检测modCount和expectedModCount是否一致。在Itr类中,初始化对象时expectedModCount被赋值为modCount。而通过查看ArrayList源码可知,在add(),remove(),clear()等方法中(涉及到修改集合中元素个数),都会改变modCount值。
阅读全文
0 0
- ArrayList源码分析(fail-fast机制和扩容)
- java源码分析之集合框架 fail-fast机制06
- java-----ArrayList的fail-fast机制学习
- ConcurrentModificationException和fail-fast机制
- 【JDK源码】ArrayList线程不安全详解—Fail-Fast机制总结
- ArrayList扩容原理,源码分析
- fail-fast快速失败机制分析
- java中Arraylist源码分析扩容过程和性能优化
- 剖析fail-fast机制和ConcurrentModificationException
- fail-fast机制
- Fail-fast机制
- Fail Fast机制
- fail-fast机制
- Fail-Fast 机制
- fail-fast机制
- fail-fast机制
- fail-fast机制
- Java fast-fail机制
- LintCode 不同的路径
- Utils类(获取手机网络状态,读取Json,)
- html写滚动条
- Eclipse
- Codeforces 876B Divisiblity of Differences 题解
- ArrayList源码分析(fail-fast机制和扩容)
- CSS进行简单网页布局(基础知识)
- python常用的一些东西——sys、os等(转)
- 2.在 HTML 中使用 JavaScript
- 获取头条{3秒转换,轮播(HTTPURLconnection+handler)
- synergy一个鼠标控制多个电脑,synergy怎么用?synergy配置教程
- 用C语言实现: 输入日期然后计算两天后的日期
- python圣斗士修炼(十一):几种高级特性
- 安卓使用socket建立通信