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List<Integer> list = new ArrayList<>(); 和 ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(); 两者的区别

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类型不同

这一点是最明显的这两个不属于同一个类

  • List<Integer> list 的类型是 List 接口
  • ArrayList<Integer> list 的类型是ArrayList类
  • ArrayList 是List 接口的一个具体实现。这意味着ArrayList 是List 接口的一个子类，它实现了List 接口中定义的所有方法和功能。

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可见性不同

扩展性不同

  • List<Integer> list 可以换成其他 List 实现类,比如List<Integer> list = new LinkedList<>(); 以下代码不会出错

    List<Integer> list = new ArrayList<>();
list = new LinkedList<>();

  • ArrayList<Integer> list 固定了必须为ArrayList实现类。以下代码会出错！

    ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
list = new LinkedList<>();

ArrayList 的扩容机制

相比较于List，ArrayList类特有的方法有一个ensureCapacity()方法，这里我们也可以联想到所谓的ArrayList的扩容机制:

  • ArrayList 默认初始容量为 10。当添加元素时,如果需求超过当前容量,它会进行扩容。

  • 我们可以通过构造函数指定更大的初始容量,降低扩容的次数:

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(100);
  • 如果知道确切元素个数,也可以用 ensureCapacity() 方法提前设置容量:
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
list.ensureCapacity(100);
  • ArrayList 每次扩容都是当前容量的 1.5 倍。这种扩容机制比较省内存,但扩容次数多了也会影响效率。

多态和转型

其实如果学过 Java 的同学可以明白，其实List<Integer> list = new ArrayList<>(); 是一种向上转型的写法，因为我们正在使用一个更具一般性的接口来引用一个更具体的类的对象。

在明白什么是向上转型之前，我们简单了解一下多态的含义：

多态表示同一个方法或函数调用可以在不同的对象上产生不同的行为。

我简单借助这个 Animal 类的例子说明一下多态和向上转型：

public class Test1 {
    public static void eat(Animal animal)
    {
        animal.eat();
    }
    public static void main(String[] args) {
        Animal animal1 = new Animal("动物",3);
        Animal animal2 = new Cat("加菲猫",2);
        Animal animal3 = new Dog("哈士奇",1);

        eat(animal1);
        eat(animal2);
        eat(animal3);
    }
}

对于上面这个代码示例,使用向上转型具有以下几个好处:

  • 多态实现：eat() 方法接受 Animal 类型参数，可以处理 Animal 或其子类的实例，不同的 Animal 或者其子类的eat()方法实现不同，从而实现不同的 eat() 行为。

  • 提高扩展性：新增动物类只需继承 Animal，无需修改 eat() 方法。

  • 简化签名：eat() 方法的签名只需声明为 Animal 类型，不需要为每个动物类单独定义。

  • 提高复用：Animal 的字段和方法可以被子类继承，无需重新实现。

  • 规范接口：eat() 方法建立了规范接口，外部只需关注参数为 Animal 类型。

  • 依赖抽象：eat() 方法依赖于抽象类 Animal，不依赖具体实现，减少耦合。

  • 保证安全：eat() 方法内部处理的都是 Animal 类型的方法，即使传入子类也不出错。

回到我们的List<Integer> list = new ArrayList<>(); 例子中, ArrayList和LinkedList中的add() 方法的实现肯定不同(毕竟一个是数组的形式，另一个是链表的形式)，所以只有在在运行时确定使用的是哪个具体类的实例，从而实现不同的行为。

List<Integer> list = new ArrayList<>();
// 或者 List<Integer> list = new LinkedList<>();

// 多态行为
list.add(1);

ArrayList的add() 实现：

public boolean add(E e) {
     ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
     elementData[size++] = e;
     return true;
}

LinkedList的add() 实现:

 public boolean add(E e) {
        linkLast(e);
        return true;
 }

void linkLast(E e) {
        final Node<E> l = last;
        final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
        last = newNode;
        if (l == null)
            first = newNode;
        else
            l.next = newNode;
        size++;
        modCount++;
}

既然都已经了解了多态和向上转型了，也可以了解一下向下转型！

向下转型：向下转型是将一个引用从其基类类型转换为其派生类类型的过程。

我们继续上面 Animal 的例子,假设我们要在 eat 方法中访问派生类独有的属性或方法，这时候向下转型就派上用场了：

public class Test1 {
    public static void eat(Animal animal) {
        animal.eat();

        // 向下转型并访问派生类独有属性和方法
        if (animal instanceof Cat) {
            Cat cat = (Cat) animal;
            cat.purr();
        } else if (animal instanceof Dog) {
            Dog dog = (Dog) animal;
            dog.bark();
        }
    }

    public static void main(String[] args) {
        Animal animal1 = new Animal("动物", 3);
        Animal animal2 = new Cat("加菲猫", 2);
        Animal animal3 = new Dog("哈士奇", 1);

        eat(animal1);
        eat(animal2);
        eat(animal3);
    }
}

一想到ArrayList的扩容机制，则我们容易想到另一个类HashMap的扩容机制；一想到多态，我们又会想到面向对象的另外的特点封装和继承，篇幅有点过长了，下次慢慢钻研！

总结认识：这其实是Java中一个非常基础的问题，但是里面蕴藏的知识也非常丰富, Think More !!!

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