[代码比较] ArrayList vs CollectionssingletonList

我正在启动一个新线程来比较编码相同功能的不同方法。在这篇文章中，我将比较两种创建仅包含一个元素的简单列表的常用方法。具体来说，我将检查最常用的 list 实现构造函数和 collections.singletonlist，这是一个简单的工厂方法，用于创建包含单个元素的不可变列表。

数组列表

每次初始化 arraylist 而不指定其初始容量时，它都会以空数组开始。当您添加第一个元素时，arraylist 使用涉及复制数组的相对复杂的算法来调整大小。我们来看看arraylist的结构：

  private static final int default_capacity = 10;
  private static final object[] defaultcapacity_empty_elementdata = {};

  public arraylist() {
    this.elementdata = defaultcapacity_empty_elementdata;
  }

  public boolean add(e e) {
    modcount++;
    add(e, elementdata, size);
    return true;
  }

  private void add(e e, object[] elementdata, int s) {
    if (s == elementdata.length)
        elementdata = grow();
    elementdata[s] = e;
    size = s + 1;
  }

  private object[] grow() {
      return grow(size + 1);
  }

  private object[] grow(int mincapacity) {
    return elementdata = arrays.copyof(elementdata,
                                      newcapacity(mincapacity));
  }

  private int newcapacity(int mincapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldcapacity = elementdata.length;
    int newcapacity = oldcapacity + (oldcapacity >> 1);
    if (newcapacity - mincapacity <= 0) {
        if (elementdata == defaultcapacity_empty_elementdata)
            return math.max(default_capacity, mincapacity);
        if (mincapacity < 0) // overflow
            throw new outofmemoryerror();
        return mincapacity;
    }
    return (newcapacity - max_array_size <= 0)
        ? newcapacity
        : hugecapacity(mincapacity);
  }

这是逐步发生的事情：

1. 创建了一个初始空数组 elementdata。
2. 添加第一个元素时，将当前大小（为零）与数组的长度进行比较。
3. 由于发现其大小为零，因此数组需要增长以容纳新元素。
4. 调用grow方法，计算新的容量。
5. 新容量最初增加了旧容量的一半，这让我们有 0 + 0/2 = 0。
6. 由于newcapacity不足以容纳该元素，所以继续。
7. 由于发现 elementdata 是相同的初始空数组，因此它最终返回所需大小 (1) 和 default_capactiy (10) 之间的最大值，从而得到大小为 10 的数组。

当您只需要一个始终包含单个元素的简单列表时，调整大小的过程非常复杂。

话虽如此，让我们来谈谈我们的替代方案！

集合::singletonlist

方法签名：

公共静态 <t> list<t> singletonlist(t o)

描述

该方法返回一个仅包含指定对象的不可变列表。 java 1.3中引入的singletonlist有几个优点：

1. 内联实现： 您可以在一行中使用所需的元素来初始化它。

2. 不变性： 我们来看看它的实现：
   

   private static class singletonlist<e> extends abstractlist<e>
       implements randomaccess, serializable {
   
     private final e element;
   
     singletonlist(e obj) {
       element = obj;
     }
     ...
   }
   

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   singletonlist 继承的 abstractlist 定义了所有可变方法，如下所示：
   

   

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     public boolean add(E e) {
       add(size(), e);
       return true;
     }
   
     public void add(int index, E element) {
       throw new UnsupportedOperationException();
     }
   
     public E remove(int index) {
       throw new UnsupportedOperationException();
     }
   
     public E set(int index, E element) {
         throw new UnsupportedOperationException();
     }
   

   登录后复制

   这确保了不可能重复列表的大小或其单个元素的内容。

   不变性是一个非常有利的特性。虽然我不会在这里深入探讨，感兴趣的开发者可以从这篇文章中了解更多信息。

3. 内存分配： singletonlist 类只包含一个简单的字段来容纳单个元素，与 arraylist 不同，arraylist 使用数组，使用简单的 arraylist 简单构造函数，在添加元素后会留下一个大小为 10 的数组。

4. cpu 使用率： singletonlist 构造函数接受单个元素作为参数，不需要调整大小、数组复制或操作。这比 arraylist add 方法效率要高得多。

结论

在这篇文章中，我们比较了使用单个元素创建简单列表的两种方法：使用 arraylist 构造函数和 collection.singletonlist 方法。虽然 arraylist 是一种灵活且常用的数据结构，但它会带来一些不必要的开销，特别是在添加元素时的内存分配和 cpu 使用方面。这一开销包括调整数组大小和复制数组，这对于仅包含一个元素的列表来说可能是多余的。但是，如果您需要更改此元素，arraylist 是一个合适的解决方案。

另一方面，collection.singletonlist 为创建单元素列表提供了更有效的替代方案。这种方法不仅更简洁、更易于使用，而且保证了不变性，这在很多场景下都是一个显着的优势。与 arraylist 相比，它具有最小的内存占用，并且几乎不需要 cpu 资源。

总而言之，对于仅包含一个元素的简单、不可变列表，collection.singletonlist 因其高效、简单和不变性而成为更好的选择。但是，如果您需要修改列表中的元素，arraylist可能是更合适的选择。

在下一篇文章中，我将比较单元素列表的另一种替代方法：list.of 工厂方法。稍后见！

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