1.list有哪些实现类
ArrayList和linkedList
2.他们底层是怎么实现的
ArrayList是用数组实现,定义一个数组,只需要指定一个长度即可,然后就可以通过变量名+索引(或者说下标)的形式访问数组元素了,下标不能超过数组长度,否则就会发生索引越界异常,例如:数组a,长度为10,那么第一个元素就是a[0],最后一个就是a[9],想访问哪个元素只要指定下标就可以了,像这种可以随意访问任何元素的,有个专用名词叫做随机访问。那我们来看下它在内存中是如何分布的,才支持随机访问,其实数组在内存中是一段连续的空间,你可以把它想象成一个梯子,一个格子紧挨着一个格子,数组名,也就是这个a,指向了这个空间的起始处地址,也就是数组的第一个元素的地址,所以其实和a[0]指向的是同一个地方,但是a和a[0]的含义是不一样的,a表示内存地址,a[0]表示这个地址上存的元素。这里的下标0其实就是指的是相对于起始处地址的偏移量,0表示没有偏移,所以起始处地址的那个元素,也即是第一个元素,a[1]表示相对于起始处地址偏移量为1的那个元素,实际可以认为底层执行的是*(a+1)。a+1表示从起始地址开始向后偏移1个之后的地址,那么*(星号)的意思就是取出那个地址上存储的元素,因为向后偏移了1个,其实就是第二个,所以a[1]叫取出数组的第二个元素。因为数组在内存中是一段连续的空间,所以不管访问哪个元素都是这两步,加上偏移量,然后取数据,这就是它支持随机访问的原因,说白了就是所有元素按顺序挨着了一起,也可以看出来,不管数组的长度是多少,访问元素的方式都是这两步,都在常量的时间内完成,所以按索引访问数组元素的时间复杂度就是0(1)。
ArrayList只不过是对数组的包装,因为数组在内存中分配时必须指定长度,且一旦分配好后便无法再增加长度,即不可能在原数组后面再接上一段的。ArrayList之所以可以一直往里面添加,是因为它内部做了处理,当底层数组填满后,它会在分配一个更大的新的数组,把原数组里面的元素拷贝过来,然后把原数组抛弃掉,使用新的数组作为底层数组来继续存储。
LinkedList也实现了List接口,也可以按索引访问元素,表面上用起来感觉差不多,但是其底层却有天壤之别。与数组一下子分配好指定长度的空间备用不同,链表不会预先分配空间,而是在每次添加一个元素时临时专门为它自己分配一个空间。因为内存空间的分配是由操作系统完成的,可以说每次分配的位置都是随机的,并没有确定的规律,所以说链表的每个元素都在完全不同的内存地址上,那我们该如何找到他们呢?唯一的做法就是把每个元素的内存地址都要保存起来,怎么保存呢?那就让上一个元素除了存储具体的数据之外,也存储一份下一个元素在内存中的地址。整个就像前后按顺序依次相连的一条链,我们只要保存第一个元素的内存地址,就可以顺藤摸瓜找到所有的元素。这其实就像一个挖宝藏的游戏,假设一共10步,告诉你第一步去哪里挖,然后挖出一个字条,上面写着第二步去哪里挖。依次这样挖下去,第九步挖出字条后才知道宝藏的位置,然后第十步就把它挖出来了。可见为了得到宝藏必须这样一步一步挖下去,中间的任何一步都不能跳过,因为第十步宝藏的位置在第九步里放着呢,第九步的位置在第八步里放在呢,依次到着下来就到了第一步的位置,而第一步的位置已经告诉你了。
所以数组更像是康庄大道,四平八稳。链表更像是曲径通幽,人迹罕至,一个像探险,步步为营,一个像回家,轻车熟路。可见按索引访问链表元素时,必须从头一个个遍历。而且链表越长,位置越靠后,所需花费的时间越长,所以按索引访问链表元素的时间复杂度就是0(n),n为链表的长度。也说明了链表不支持随机访问,所以ArrayList就实现了RandomAccess(随机访问)接口,而LinkedList就没有。