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在Java里ArrayList适合什么使用场景_Java动态数组原理说明

P粉602998670

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发布时间:2026-01-17 14:22:02

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来源于php中文网

原创

ArrayList适合频繁读取、较少增删的场景,底层为Object[]数组,随机访问O(1),但中间插入/删除平均O(n);非线程安全;扩容为1.5倍,建议预设容量;不支持基本类型,存在装箱开销;遍历时修改会触发ConcurrentModificationException。

在java里arraylist适合什么使用场景_java动态数组原理说明

ArrayList适合频繁读取、较少增删的场景

ArrayList底层是Object[]数组,随机访问时间复杂度为O(1),所以按索引查元素、遍历、迭代非常快。但插入或删除中间位置元素时,需要复制后续所有元素,平均时间复杂度O(n)——这意味着在循环中用remove(Object)删多个匹配项,或在头部/中部反复add(int, E),性能会明显下降。

  • 适合:日志缓存、配置列表、查询结果集(查多改少)
  • 不适合:消息队列、实时高频插入/删除的缓冲区(考虑LinkedListArrayDeque
  • 注意:ArrayList不是线程安全的,多线程写入必须加锁或用Collections.synchronizedList()

扩容机制决定内存与性能的权衡点

ArrayList初始容量是10(JDK 17+仍保持),当size == capacity时触发扩容,新容量为oldCapacity + (oldCapacity >> 1)(即1.5倍)。扩容需分配新数组、复制旧数据,是代价较高的操作。

  • 如果已知最终大小(如从数据库查出1000条记录),构造时传入初始容量:new ArrayList(1024),避免多次扩容
  • 扩容后原数组若无引用,会被GC;但大对象频繁扩容可能引发老年代压力
  • trimToSize()可释放多余容量,但仅在确定不再增长且内存敏感时调用(例如导出后只读)

为什么不能直接存储基本类型

ArrayList只能存引用类型,intdouble等会被自动装箱为IntegerDouble对象。这带来两重开销:

  • 内存占用翻倍(对象头+字段+对齐填充)
  • 频繁装箱/拆箱导致GC压力和CPU消耗(尤其在数值计算密集循环中)

替代方案:int[]数组 + 手动管理长度,或使用第三方库如AgronaIntArrayList,或JDK 21+的SequencedCollection接口尚不解决该问题。

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for循环遍历时修改会抛ConcurrentModificationException

这是fail-fast机制的体现——ArrayList内部维护modCount计数器,迭代器创建时记录该值,每次next()前校验是否被外部修改。即使单线程,以下代码也会崩溃:

for (String s : list) {
    if ("abc".equals(s)) {
        list.remove(s); // 抛异常
    }
}

正确做法:

  • Iterator.remove()it.remove()
  • 倒序for循环:for (int i = list.size()-1; i >= 0; i--),删完不影响前面索引
  • 收集待删元素,遍历结束后调用removeAll()

这个异常不是并发专属,而是设计上对结构一致性保护的硬性约束——哪怕只是自己手抖在foreach里删了一个元素,也会立刻暴露问题。

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