Java进阶（List）——面试时List常见问题解读 & 结合源码分析

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前言

List、Set、HashMap作为Java中常用的集合，需要深入认识其原理和特性。

本篇博客介绍常见的关于Java中List集合的面试问题，结合源码分析题目背后的知识点。

关于的Set的博客文章如下：

关于HaseMap的博客文章如下：

其他相关的List的文章合集如下：

目录

引出

1.ArrayList如何扩容，1.5倍；
2.ArrayList如何拷贝，深拷贝，浅拷贝；
3.ArrayList的增加或者删除效率低，arraycopy方法；
4.指定长度创建ArrayList对象，避免频繁扩容；
5.线程安全的ArrayList集合：Collections.synchronizedList；
6.LinkedList 和 ArrayList 该如何选择：ArrayList增删效率低，查询效率高；LinkedList 查询效率低，增删效率高
7.Vector 集合和 ArrayList 区别：Vector扩容机制为原始的2倍，线程安全；

ArrayList 如何扩容的？/ArrayList的大小是如何自动增加的？

ArrayList初始化的时候，若没有给定长度，则默认调用无参构造

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此处elelmentData为ArrayList底层数组，后面DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 为常量数组初值为空，即长度为0

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1.add添加第一个元素

当执行add方法添加第一个元素时，执行下面的代码

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此处涉及到两条代码：

  • ensureCapacityInternal方法内会调用calculateCapacity方法，此处才是赋予数组长度为10

ensureCapacityInternal 方法

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calculateCapacity方法

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private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
    //如果数组是空的
       if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
           //返回数组的容量，DEFAULT_CAPACITY=10
           return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
       }
       return minCapacity;
   }

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此时集合可以添加默认的10个元素

2.添加第11个元素时

当添加第11个元素时，ensureExplicitCapacity方法中，minCapacity为11，而原数组长度为10，所以if结构进入grow方法-扩容核心方法

ensureExplicitCapacity方法

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grow方法-扩容核心方法

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private void grow(int minCapacity) {
       // overflow-conscious code
        //把旧的长度赋值给oldCapacity
       int oldCapacity = elementData.length;
        //新的长度就=旧的长度*1.5
       int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
       if (newCapacity - minCapacity < 0)
           newCapacity = minCapacity;
       if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
           newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
       // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        //按照新的长度复制出一个新的数组
       elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
   }

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  • oldCapacity赋值为原数组长度，为10 ，newCapacity赋值为原长度1.5倍，即15

  • 调用复制数组方法，将之前的数组复制到新的数组中，并将需要添加的元素加到数组最后一位，完成扩容！

如何复制某个ArrayList到另一个Arraylist中去？

重写clone方法，ArrayList克隆

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厘清概念：深浅拷贝

Java进阶（4）——结合类加载JVM的过程理解创建对象的几种方式：new，反射Class，克隆clone（拷贝），序列化反序列化

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浅拷贝：虽然返回一个元素一样的ArrayList，复制的是元素的引用，即其中一个改变了元素，另一个也会跟着改变

两个集合中间存储了同一份元素的引用

例如：

深拷贝：重写clone方法，利用迭代器iterator或遍历集合，重新创建引用对象，逐个添加

例如：

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复制的方法

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list.clone()

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clone.addALl(list);

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Collections.copy(clone,list);

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在索引中ArrayList的增加或者删除某个对象的运行过程？效率很低吗？解释一下为什么？

效率确实低

效率是很低的，因为ArrayList无论是增加或者删除某个对象，我们都要通过对数组中的元素进行移位来实现。

  • 增加元素时，我们要把要增加位置及以后的所有元素都往后移一位，先腾出一个空间，然后再进行添加。
  • 删除某个元素时，我们也要把删除位置以后的元素全部元素往前挪一位，通过覆盖的方式来删除。

而这种移位就需要不断的arraycopy，是很耗时间的，所以效率自然也很低。

源码arraycopy方法

增加元素时

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删除元素时

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现在我有一个很大的数组需要拷贝，原数组大小是 5k，请问如何快速拷贝？

指定长度创建ArrayList对象，避免频繁扩容

如何获得一个线程安全的ArrayList集合？

Collections.synchronizedList

List<Object> datas = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());

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源码分析

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从源码可以看到集合操作都加了synchronized 关键字，保证了在同一时刻，数组和链表只会被一个线程所修改。

LinkedList 和 ArrayList 该如何选择？

选择原则

  • ArrayList 底层为数组，在增加和删除元素时会频繁的调用arraycopy，所以查询效率高，增删效率低
  • LinkedList 底层为链表，故查询效率低，但增删效率高。

LinkedList源码node节点

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  • item 为当前元素
  • next指向下一个元素，若为最后一个则为null
  • prev指向上一个元素，若为第一个则为null

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Vector 集合

  1. vector 和 ArrayList 基本一样
  2. 区别在于 vector扩容机制为原始的2倍，ArrayList为之前的1.5倍
  3. vector 是线程安全的，ArrayList是非线程安全的

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总结

1.ArrayList如何扩容，1.5倍；
2.ArrayList如何拷贝，深拷贝，浅拷贝；
3.ArrayList的增加或者删除效率低，arraycopy方法；
4.指定长度创建ArrayList对象，避免频繁扩容；
5.线程安全的ArrayList集合：Collections.synchronizedList；
6.LinkedList 和 ArrayList 该如何选择：ArrayList增删效率低，查询效率高；LinkedList 查询效率低，增删效率高
7.Vector 集合和 ArrayList 区别：Vector扩容机制为原始的2倍，线程安全；

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文章目录

前言

1 通用设置

2 围栏类型

3 破坏栅栏行动

4 使用 RC 通道辅助开关启用栅栏

5 自动高度规避

6 在任务规划器中启用围栏

7 用于遥控飞行训练

8 MAVLink 支持

前言

ArduPilot 支持基于本机的圆柱形（“TinCan”）和多边形和/或圆柱形、包容和/或排除区域。在任务计划器中的计划屏幕下，可以轻松定义包容和排斥栅栏，并使用下拉框中的栅栏项目将其加载到自动驾驶仪中，就像计划任务或集结点一样。

有些飞行器还有最大和/或最小高度限制。某些飞行模式会尝试自动防止超出这些限制，如果超出限制，所有模式下都会宣布突破栅栏。

一旦突破栅栏，将采取可选择的行动。

1 通用设置

设置 FENCE_ENABLE = 1 可启用围栏。这将启用任何已设置的栅栏，但 ALT_MIN 栅栏除外，该栅栏必须通过任何栅栏启用方法（GCS 信息、飞机上的自动启用、RC 开关）启用。

将 FENCE_ACTION = 设置为你希望的破坏动作。这些将根据飞行器类型而有所不同。请参阅上面的栅栏破坏动作(Fence Breach Actions)。

将 FENCE_OPTIONS 设置为 “1”，以防止突破栅栏后改变模式，直到飞行器返回栅栏边界内（仅限固定翼，旋翼机/无人车在突破栅栏时不允许改变模式）。

将 FENCE_ALT_MAX = 设为所需的高度限制（以米为单位）。这在无人车中不可用。

设置  FENCE_MARGIN = 为飞行器为防止突破而必须保持的与围栏水平边界的距离。

将 FENCE_ALT_MIN 设置为最小突破高度边界。

设置 FENCE_AUTOENABLE =（仅限固定翼）以允许在某些飞行器条件下（如解锁或起飞时）自动启用栅栏（与 FENCE_ENABLE 不同）。值为 0 则禁用此功能。如果启用此功能，FENCE_ENABLE 将被忽略。仅建议使用 FENCE_AUTOENABLE = 3（在 ARM 时启用）。由于 “1”或 “2”功能可能会在遏制方面产生不良结果，因此很快就会被淘汰。

FENCE_RET_RALLY 允许返回最近的集结点（见：集结点）（如果已加载），而不是返回 “主页”。

设置 FENCE_TYPE = 是一个位图设置，用于启用各种栅栏类型： 最小或最大高度、“本垒”周围的简单 CIRCLE 锡罐或 POLYGON 栅栏。POLYGON 栅栏还必须通过地面控制站的栅栏列表加载才能激活。有关圆柱形栅栏(Cylindrical Fence)以及包含和排除栅栏(Inclusion and Exclusion Fences)的详细设置，请参阅下文。

！Note

多边形围栏类型包括包含/排除围栏列表中指定的圆形围栏。以家庭为中心的简单 CIRCLE 栅栏是一种独立的栅栏。如果设置了高度，Rover 会忽略高度。

FENCE_TYPE 的默认值为：

  • 无人车：圆环和多边形；
  • 旋翼飞机：ALT MAX、CIRCLE 和 POLYGON；
  • 固定翼：多边形。

详细资料

2 围栏类型

class="table-box">

TYPE OF FENCE

FENCE_TYPE bit

PLANE

COPTER

ROVER

Global Maximum Altitude

  • FENCE_ALT_MAX defines max altitude

0

X

X

Cylindrical (“TinCan”)

  • Circle Centered on Home
  • Parameters for radius, height

1

X

X

X

Inclusion/Exclusion Zones

  • Arbitrary Locations
  • Polygonal or Circular
  • Inclusion or Exclusion
  • Defined by list, like missions
  • No height/altitude restriction

2

X

X

X

Global Minimum Altitude

  • FENCE_ALT_MIN defines min altitude

3

X

！Note

如果 FENCE_TYPE = 2 包含区重叠，则即使在另一个包含区内，在跨越边界时也会出现栅栏破损，除非 FENCE_OPTIONS 位 1 被设置为使所有包含区成为一个联合集。

3 破坏栅栏行动

无人车行动

无人车没有高度动作，但如果在转向模式或 Acro 模式下到达圆柱形栅栏边界，则会直接停止，不再移动。在其他模式下，它会执行 FENCE_ACTION。

旋翼行动

在 Loiter、PosHold 和 AltHold 模式下，旋翼机将在 FENCE_ALT_MAX 处停止增加高度。

在 Loiter 模式下，它会尝试停在水平边界上，但如果超过边界就会宣布突破。

在其他模式下，如果达到高度或边界，它将执行下面的 FENCE_ACTION。

class="table-box">

FENCE_ACTION

Copter

Rover

0

Report Only

1

RTL/LAND

RTL/HOLD

2

LAND

HOLD

3

SmartRTL/RTL/LAND

SmartRTL/RTL/HOLD

4

BRAKE/LAND

SmartRTL/HOLD

5

SmartRTL or LAND

not applicable

！Note

RTL/HOLD 等意味着它将首先尝试 RTL，但如果无法切换到该模式（即 RTL 时 GPS 锁定丢失），它将尝试切换到下一模式，在本例中为 HOLD。

如果设置了“物体避开”(Object Avoidance)，RTL 行动在返回时将尝试避开任何栅栏。

当围栏被突破时，会在 20 米开外（或上方）建立一个备用围栏。如果飞行器突破了这一后备栅栏（例如，飞行器未正确设置或操作员控制了飞行器但无法将其带回原点），飞行器将再次执行 FENCE_ACTION（如果再次突破，将在 20 米外建立另一个后备栅栏）。

如果尽管有后备栅栏，但飞行器最终还是超出了配置的栅栏距离 100 米，则飞行器将切换到 “降落”模式（无人车模式为“保持”）。这样做的目的是，飞行器显然不可能返回 Home，因此最好将其降下/停止。当然，驾驶员仍然可以通过飞行模式开关重新获得控制权。与之前的栅栏一样，在 20 米外还会竖起另一道栅栏，如果飞行器继续远离原点，这道栅栏会再次将飞行器切换到 “降落”模式（无人车保持）。

4 使用 RC 通道辅助开关启用栅栏

无需设置开关来启用或禁用栅栏，但如果希望使用开关控制栅栏，请按照以下步骤操作：

可以通过配置/调谐 > 完整参数列表屏幕设置 RCx_OPTION，例如使用 RC 通道 7：

  • 设置 RC7_OPTION = 11（围栏启用）；
  • 将开关设置为高电平（即 PWM > 1800）将启用所有配置的栅栏，低电平（低于 1800）将禁用所有栅栏。

！Note

如果在地面上通过开关启用了最小高度栅栏并解除了解锁，则会出现预解锁故障，无法解锁。

5 自动高度规避

对于 Copter 和 Plane 的着陆模式（NAV_LAND、QLAND、LAND 等），FENCE_ALT_MIN 限制将自动禁用。

对于多边形栅栏，在 Loiter、PosHold 和 AltHold 模式下，Copter 将在 FENCE_ALT_MAX 时停止增加高度。

！Note

除非 FENCE_MARGIN 参数足够宽松以适应这些缺陷，否则高度控制缺陷仍会导致漏洞。

6 在任务规划器中启用围栏

要启用栅栏，请进入任务规划器完整参数列表（配置->完整参数树），搜索带有 FENCE_ 的项目：

Copter GeoFence 标签

Copter 和 Traditional Heli 与任务规划器连接后，会出现一个名为 GeoFence 的 CONFIG 选项卡，提供了在这些飞行器中访问这些参数的另一种方式。

7 用于遥控飞行训练

地理围栏的主要用途之一是教自己（或其他人）驾驶无线电遥控飞行器。有了正确配置的地理围栏，就很难发生坠机，你可以尝试一些通常很可能导致坠机的操作，相信自动驾驶仪会在飞行以灾难告终之前将飞行器“弹出”地理围栏。

地理围栏可与任何飞行模式相结合。因此，对于初学者来说，可以将其与其中一种稳定飞行模式结合使用。一旦飞行员有了一定的信心，就可以将其与 Copter 的 ACRO 模式或 Plane 的 MANUAL 模式相结合，这样就可以直接控制飞行器，做出最有趣的特技飞行动作。

8 MAVLink 支持

ArduPilot 将通过 MAVLink GCS 协议报告围栏状态。关键状态数据包称为 FENCE_STATUS，定义在“ardupilotmega.xml”中。典型的 FENCE_STATUS 数据包如下所示：

2011-12-20 16:36:35.60: FENCE_STATUS breach_status : 1, breach_count : 15, breach_type : 1, breach_time : 1706506

如果在围栏内，则 breach_status 字段为 0；如果在围栏外，则为 1。breach_count 字段表示你在本次飞行中违反围栏的次数。breach_type 是最后一次突破的类型（请参阅 ardupilotmega.xml 中的 FENCE_BREACH 枚举）。breach_time 是自 APM 启动以来发生违规的时间（以毫秒为单位）。

SYS_STATUS 信息中 MAV_SYS_STATUS_SENSOR 部分的 MAV_SYS_STATUS_GEOFENCE 位表示是否突破了地理围栏。目前只有 MAVProxy GCS 能够识别该状态位并报告地理围栏的状态。未来，任务规划器、APM 规划器和其他 GCS 应用程序应支持在飞行过程中公布地理围栏状态。

MAV_CMD_DO_FENCE_ENABLE MAVLink 命令消息允许 GCS 以交互方式启用或禁用栅栏。截至目前，只有 MAVProxy 支持使用“启用围栏”或“禁用围栏”命令来发送该消息。未来，任务规划器、APM 规划器和其他 GCS 应用程序可能会支持交互式启用和禁用地理围栏，而无需使用手动发射器。

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注：本文转载自blog.csdn.net的Perley620的文章"https://blog.csdn.net/Pireley/article/details/134115409"。版权归原作者所有，此博客不拥有其著作权，亦不承担相应法律责任。如有侵权，请联系我们删除。
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