前言

前不久幫同事一起 review 一個 job 執(zhí)行緩慢的問題時發(fā)現(xiàn)不少朋友在擼碼實現(xiàn)功能時還是有需要細節(jié)不夠注意，于是便有了這篇文章。

ArrayList 踩坑

首先大家看看這段代碼有什么問題嘛?

其實在大部分情況下這都是沒啥問題，無非就是循環(huán)的往 ArrayList 中寫入數(shù)據(jù)而已。

但在特殊情況下，比如這里的 getData() 返回數(shù)據(jù)非常巨大時后續(xù) temp.add(str) 就會有問題了。

比如我們在 review 代碼時發(fā)現(xiàn)這里返回的數(shù)據(jù)有時會高達 2000W，這時 ArrayList 寫入的問題就凸顯出來了。

填坑指南

大家都知道 ArrayList 是由數(shù)組實現(xiàn)，而數(shù)據(jù)的長度有限;需要在合適的時機對數(shù)組擴容。

這里以插入到尾部為例 add(E e)。

ArrayList<String> temp = new ArrayList<>(2) ; 
temp.add("1"); 
temp.add("2"); 
temp.add("3"); 

當(dāng)我們初始化一個長度為 2 的 ArrayList ，并往里邊寫入三條數(shù)據(jù)時 ArrayList 就得擴容了，也就是將之前的數(shù)據(jù)復(fù)制一份到新的數(shù)組長度為 3 的數(shù)組中。

之所以是 3 ，是因為新的長度=原有長度 * 1.5

通過源碼我們可以得知 ArrayList 的默認長度為 10。

image

但其實并不是在初始化的時候就創(chuàng)建了 DEFAULT_CAPACITY = 10 的數(shù)組。

而是在往里邊 add ***個數(shù)據(jù)的時候會擴容到 10。

既然知道了默認的長度為 10 ，那說明后續(xù)一旦寫入到第九個元素的時候就會擴容為 10*1.5 =15。

這一步為數(shù)組復(fù)制，也就是要重新開辟一塊新的內(nèi)存空間存放這 15 個數(shù)組。

一旦我們頻繁且數(shù)量巨大的進行寫入時就會導(dǎo)致許多的數(shù)組復(fù)制，這個效率是極低的。

但如果我們提前預(yù)知了可能會寫入多少條數(shù)據(jù)時就可以提前避免這個問題。

比如我們往里邊寫入 1000W 條數(shù)據(jù)，在初始化的時候就給定數(shù)組長度與用默認 10 的長度之間性能是差距巨大的。

我用 JMH 基準(zhǔn)測試驗證如下： 

根據(jù)結(jié)果可以看出預(yù)設(shè)長度的效率會比用默認的效率高上很多(這里的 Score 指執(zhí)行完函數(shù)所消耗的時間)。

所以這里強烈建議大家：在有大量數(shù)據(jù)寫入 ArrayList 時，一定要初始化指定長度。

再一個是一定要慎用 add(int index, E element) 向指定位置寫入數(shù)據(jù)。

通過源碼我們可以看出，每一次寫入都會將 index 后的數(shù)據(jù)往后移動一遍，其實本質(zhì)也是要復(fù)制數(shù)組;

但區(qū)別于往常規(guī)的往數(shù)組尾部寫入數(shù)據(jù)，它每次都會進行數(shù)組復(fù)制，效率極低。

LinkedList

提到 ArrayList 就不得不聊下 LinkedList 這個孿生兄弟;雖說都是 List 的容器，但本質(zhì)實現(xiàn)卻完全不同。 

LinkedList 是由鏈表組成，每個節(jié)點又有頭尾兩個節(jié)點分別引用了前后兩個節(jié)點;因此它也是一個雙向鏈表。

所以理論上來說它的寫入非常高效，將不會有 ArrayList 中效率極低的數(shù)組復(fù)制，每次只需要移動指針即可。

這里偷懶就不畫圖了，大家自行腦補下。

對比測試

坊間一直流傳：

LinkedList 的寫入效率高于 ArrayList，所以在寫大于讀的時候非常適用于 LinkedList 。 

這里測試看下結(jié)論是否符合;同樣的也是對 LinkedList 寫入 1000W 次數(shù)據(jù)，通過結(jié)果來看初始化數(shù)組長度的 ArrayList 效率明顯是要高于 LinkedList 。

但這里的前提是要提前預(yù)設(shè) ArrayList 的數(shù)組長度，避免數(shù)組擴容，這樣 ArrayList 的寫入效率是非常高的，而 LinkedList 的雖然不需要復(fù)制內(nèi)存，但卻需要創(chuàng)建對象，變換指針等操作。

而查詢就不用多說了，ArrayList 可以支持下標(biāo)隨機訪問，效率非常高。

LinkedList 由于底層不是數(shù)組，不支持通過下標(biāo)訪問，而是需要根據(jù)查詢 index 所在的位置來判斷是從頭還是從尾進行遍歷。

但不管是哪種都得需要移動指針來一個個遍歷，特別是 index 靠近中間位置時將會非常慢。

總結(jié)

高性能應(yīng)用都是從小細節(jié)一點點堆砌起來的，就如這里提到的 ArrayList 的坑一樣，日常使用沒啥大問題，一旦數(shù)據(jù)量起來所有的小問題都會成為大問題。

所以再總結(jié)下：

• 再使用 ArrayList 時如果能提前預(yù)測到數(shù)據(jù)量大小，比較大時一定要指定其長度。
• 盡可能避免使用 add(index,e) api，會導(dǎo)致復(fù)制數(shù)組，降低效率。
• 再額外提一點，我們常用的另一個 Map 容器 HashMap 也是推薦要初始化長度從而避免擴容。