Java集合架構源碼分析 - RandomAccess__Java

在JDK的源碼裡有一個RandomAccess介面，這個介面沒有任何方法需要實現，那麼它是幹什麼用的呢。

public interface RandomAccess {}

官方文檔解釋如下:

介面RandomAccess被List實現用來指示它們支援快速的（通常是恒定的）隨機訪問。此介面的主要目的是允許通用演算法改變其行為，以便在應用於隨機或順序訪問列表時提供良好的效能。
用於處理隨機訪問列表（如ArrayList）的最佳演算法可應用於順序訪問列表（如LinkedList）時產生二次行為。鼓勵通用列表演算法檢查給定列表是否是此介面的一個執行個體，然後應用演算法，如果將其應用於順序訪問列表將提供較差的效能，並在必要時更改其行為以保證可接受的效能。

認識到隨機訪問和順序訪問之間的區別通常是模糊的。例如，一些List實現在漸近線性訪問時間的情況下獲得巨大的訪問時間，但在實踐中訪問時間不變。這樣的List實現通常應該實現這個介面。作為一個經驗法則，如果對於典型的類執行個體，List實現應該實現這個介面。

根本原因是:

 for（int i = 0，n = list.size（）; i <n; i ++）   list.get（ⅰ）;

運行速度比這個迴圈更快：

for（Iterator i = list.iterator（）; i.hasNext（）;）    i.next（）;

我自己的理解是這樣的。

容器一般情況下有兩種實現方式，一種是數組，一種是鏈表，對於數組來說，隨機訪問（下標訪問）是最快的，但是對於鏈表的實現形式來說，隨機訪問（下標訪問）是很慢的，因為需要從頭結點逐步訪問到對應的下標結點。

所以為了提高訪問效率，通過這個介面來區分是否當前類允許隨機訪問。

我們看下最常用的兩個類ArrayList和LinkedList的類聲明。
ArrayList:

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{...}

LinkedList:

public class LinkedList<E>    extends AbstractSequentialList<E>    implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable    {...}

ArrayList實現的其中一個介面就是RandomAccess，但是LinkedList沒有，所以ArrayList的隨機訪問效率要高，實際上也是這樣的，因為ArrayList是以數組儲存元素的。

Collection架構中的工具類Collections的binarySearch()方法就是藉助這個特性提高效能的。

public class Collections {    ...    public static <T>    int binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key) {        if (list instanceof RandomAccess || list.size()<BINARYSEARCH_THRESHOLD)            return Collections.indexedBinarySearch(list, key);        else            return Collections.iteratorBinarySearch(list, key);    }    ...}

接著我們看下indexedBinarySearch和iteratorBinarySearch方法的源碼:
indexedBinarySearch

    private static <T>    int indexedBinarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key) {        int low = 0;        int high = list.size()-1;        while (low <= high) {            int mid = (low + high) >>> 1;            //直接根據下標擷取元素值            Comparable<? super T> midVal = list.get(mid);            int cmp = midVal.compareTo(key);            if (cmp < 0)                low = mid + 1;            else if (cmp > 0)                high = mid - 1;            else                return mid; // key found        }        return -(low + 1);  // key not found    }

iteratorBinarySearch

    private static <T>    int iteratorBinarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key)    {        int low = 0;        int high = list.size()-1;        ListIterator<? extends Comparable<? super T>> i = list.listIterator();        while (low <= high) {            int mid = (low + high) >>> 1;            //根據迭代器尋找元素            Comparable<? super T> midVal = get(i, mid);            int cmp = midVal.compareTo(key);            if (cmp < 0)                low = mid + 1;            else if (cmp > 0)                high = mid - 1;            else                return mid; // key found        }        return -(low + 1);  // key not found    }

indexedBinarySearch方法是以下標的形式訪問元素，而iteratorBinarySearch是以迭代器的形式訪問，符合我們之前的結論。