从源码角度认知ArrayList，LinkedList和HashMap

本文会从源码（JDK 1.8）的角度来分析以下几个Java中常用的数据结构，主要会分析原理与实现，以及每个数据结构所支持的常用操作的复杂度。

• ArrayList
• LinkedList
• HashMap

1.存储结构对比：

ArrayList是通过一串Object数组来存储数据。所有操作都是通过数组索引来进行。

LinkedList是通过双向链表结构来存储数据，对数据的操作都是通过索引进行。

HashMap<K, V>是基于哈希表这个数据结构的Map接口具体实现，允许null键和null值（最多只允许一个key为null，但允许多个value为null）。这个类与HashTable近似等价，区别在于HashMap不是线程安全的并且允许null键和null值。由于基于哈希表实现，所以HashMap内部的元素是无序的,类似于我们使用的“字典”。HashMap是采用数组+链表实现的，非线程安全。
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2.方法对比

ArrayList：

/** * Appends the specified element to the end of this list. 
 * * @param e element to be appended to this list 
 * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add}) 
*/
public boolean add(E e) {    
  ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!    
  elementData[size++] = e;    
  return true;
}
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LinkedList：

public void add(int index, E element) {    
  checkPositionIndex(index);    
  if (index == size)        
    linkLast(element);    
  else        
    linkBefore(element, node(index));
}

/** * Inserts element e before non-null Node succ. */
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {    
  // assert succ != null;    
  final Node<E> pred = succ.prev;    
  final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);    
  succ.prev = newNode;    
  if (pred == null)        
    first = newNode;    
  else        
    pred.next = newNode;    
  size++;    
  modCount++;
}
根据源码可以看出，ArrayList的增删操作调用了System.arrayCopy，是将数组平移得到，这样处理内存消耗和速度都很大，而LinkedList是通过链表指针进行的增删操作，因此LinkedList的效率更高。

而对于查询方法，，ArrayList是通过下标直接获取返回，而LinkedList需要移动指针来查询，对于数据量大情况来说，ArrayList比较适合查询。
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HashMap的原理：

HashMap是基于拉链法处理碰撞的散列表的实现，一个存储整型元素的HashMap的内部存储结构如下图所示：

我们可以看到，HashMap是采用数组+链表实现的，在JDK 1.8中，对HashMap做了进一步优化，引入了红黑树。当链表的长度大于8时，就会使用红黑树来代替链表。