Java集合源码分析之基础（一）：数组与链表

数组和链表是数据结构中最基本的部分，也是其他众多数据结构的基础。即便在Java中，这两种结构使用的也很广泛。这里咱们会先对它们进行简要分析。

数组

在java中，数组定义为一种基本类型，其能够经过下标获取到对应位置的数据。那么这种结构的数据，在内存中是怎么存放的呢？

正如上图所示，数组在内存中是一段连续的存储单元，每一个数据依次放在每一个单元中。分析这种结构，咱们能够得出如下几个结论：

• 建立一个数组，必须声明其长度，以在内存中寻找合适的一段连续存储单元。这也意味着数组的大小是固定的，咱们没法动态调整其大小。

• 想要获取数组中第i个元素，其时间复杂度是 O(1)，由于能够根据其地址直接找到它。同理修改也是。

• 数组对查询表现通常，要想查找一个元素，须要遍历，时间复杂度为O(n)。

• 由于地址连续，想要在数组中插入一个元素是复杂的，由于从插入位置起，后边的全部元素都须要向后移动一位。同理删除也是，只是移动方向为向前。而且，当数组存满时，就没法继续插入了。

• 由于数组要占据一整块内存，有可能产生许多的碎片，也可能由于找不到合适的内存块，而致使存储失败。

总结起来就是：数组大小固定，查找迅速，增删复杂，须要完整的内存块，容易产生碎片。

链表

链表是一种离散存储结构，其在内存中存储不是连续的，每一个数据元素都经过一个指针指向其下一个元素的地址。根据指针域的不一样，链表又分为单链表、双向链表、循环链表等，这里咱们只分析单链表。示意图以下所示：

分析这种结构，咱们能够得出如下几个结论：

• 声明一个链表时，不须要知道其长度，也不须要连续的内存块，因此其大小能够动态调整。

• 链表的每一个元素都分为数据域和指针域，前者是实际存储的数据，后者则指向下一个元素的地址。和数组相比，每一个元素须要占用的内存更大了。

• 要获取链表的第 i 个元素变得复杂，由于其地址存放在它上一个元素的指针域里，因此只能从第一个元素起，进行 i 次操做。同理修改也是。

• 链表对查询表现也通常，须要遍历，时间复杂度为O(n)。

• 增长与删除一个元素更方便了，由于没有对内存地址的限制，咱们只须要在对应节点合理处理下指针域的值，就能够把一个元素插入链表或者从链表删除。

• 链表对内存的要求很小，只要可以存储下一个数据元素的内存块均可以使用，所以不会形成碎片化。

总结起来就是：大小能够动态调整，增删迅速，查找较慢，数据元素所占内存略多，不须要整块内存块，不会形成碎片化。

数组与链表的选择

经过以上分析，数组和链表对咱们影响最大的几点区别在于：

• 数组按位置查找迅速，链表增删方便
• 数组是固定大小，链表能够随时扩充与缩减
• 链表每一个元素占据内存略多于数组
• 数组和链表在查询方面表现都比较通常，耗时较长

在数据量很小，内容基本固定时，咱们选择何种数据结构的影响并不大。但当数据量较大时，若是咱们须要对数据进行频繁的插入删除，咱们应该选择链表，若是咱们须要频繁的获取某个位置的元素，咱们应该选择数组。数组与链表并无明确的优劣之分，根据不一样的使用场景进行不一样的选择，才是这两种结构使用的最佳方式。

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