今天來說一說JAVA中我們比較熟悉的 ArrayList 解幼，據(jù)說在面試中要你手寫ArrayList都是有可能的论巍，所以我i這兩天讀了ArrayList的源碼，參考了一些資料，來把我的理解分享一下。
ArrayList 的特點(diǎn)
ArrayList底層是基于Object[] 數(shù)組來實(shí)現(xiàn)的分预， 是一個(gè)動(dòng)態(tài)擴(kuò)展數(shù)組 ，Object數(shù)組默認(rèn)容量是10薪捍，當(dāng)長(zhǎng)度不夠時(shí)會(huì)自動(dòng)將容量擴(kuò)展到其原來的1.5倍笼痹。自動(dòng)增長(zhǎng)會(huì)帶來數(shù)據(jù)向新數(shù)組的拷貝配喳。
ArrayList插入刪除操作都是通過數(shù)據(jù)在數(shù)組中的移動(dòng)實(shí)現(xiàn)的，所以增刪效率底凳干，而改查怎依然是通過數(shù)組下標(biāo)直接定位晴裹，改查效率高。
ArrayList線程不同步纺座，也就是線程不安全
ArayList是有序的息拜，元素可重復(fù)的，允許元素為null值
ArrayList實(shí)現(xiàn)了Serializable接口净响，因此它支持序列化少欺，能夠通過序列化傳輸，實(shí)現(xiàn)了RandomAccess接口馋贤，支持快速隨機(jī)訪問赞别，實(shí)際上就是通過下標(biāo)序號(hào)進(jìn)行快速訪問，實(shí)現(xiàn)了Cloneable接口配乓，能被克隆仿滔。
源碼分析
下面進(jìn)行源碼分析，我知道有些小白看到源碼就會(huì)有懼怕感犹芹，但沒關(guān)系崎页，在我逐一講解的同時(shí)請(qǐng)你打開你的IDE進(jìn)入到ArrayList的源碼跟我一起看，你一定會(huì)感覺好多了腰埂。
一.屬性分析
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
/**
* Default initial capacity.
* 默認(rèn)初始化容量為10
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/**
* Shared empty array instance used for empty instances.
* 如果自定義容量為0飒焦，則會(huì)默認(rèn)用他倆初始化ArrayList，或者用于空數(shù)組替換
*/
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* Shared empty array instance used for default sized empty instances. We
* distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when
* first element is added.
* 如果沒有定義容量則會(huì)用他來初始化ArrayList屿笼，或者用于空數(shù)組對(duì)比
*/
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
* The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any
* empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
* will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
* 這就是底層用到的數(shù)組牺荠，非私有，以簡(jiǎn)化嵌套類訪問
* transient 在已經(jīng)實(shí)現(xiàn)序列化的類中不允許某變量序列化
*/
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
/**
* The size of the ArrayList (the number of elements it contains).
* 實(shí)際ArrayList集合的大小
* @serial
*/
private int size;
/**
* The maximum size of array to allocate.
* Some VMs reserve some header words in an array.
* Attempts to allocate larger arrays may result in
* OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
* 可分配的最大容量
*/
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
二.構(gòu)造方法分析
用無參構(gòu)造初始化驴一，默認(rèn)容量為10
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
構(gòu)造一個(gè)初始容量為initialCapacity的空列表
如果傳入的initialCapacity為負(fù)數(shù)則會(huì)拋IllegalArgumentException異常
public ArrayList(int initialCapacity) {
if (initialCapacity > 0) {
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
} else {
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}
通過結(jié)合做參數(shù)的形式初始化
按照集合的迭代返回他們的順序休雌，C集合的元素將被放入列表
如果集合為空則初始化為空數(shù)組
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray();
if ((size = elementData.length) != 0) {
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
// replace with empty array.
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
三.主方法解析
trimToSize()
用來最小化實(shí)例存儲(chǔ)，將容器大小調(diào)整為當(dāng)前元素所占用的容量大小肝断，再底層的Copy方法實(shí)現(xiàn)了新數(shù)組的拷貝
/** * Trims the capacity of this <tt>ArrayList</tt> instance to be the * list's current size. An application can use this operation to minimize * the storage of an <tt>ArrayList</tt> instance. */ public void trimToSize() { modCount++; if (size < elementData.length) { elementData = (size == 0) ? EMPTY_ELEMENTDATA : Arrays.copyOf(elementData, size); } }public static <T> T[] copyOf(T[] original, int newLength) { return (T[]) copyOf(original, newLength, original.getClass()); }public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) { @SuppressWarnings("unchecked") T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class) ? (T[]) new Object[newLength] : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength); System.arraycopy(original, 0, copy, 0, Math.min(original.length, newLength)); return copy; }public static Object newInstance(Class<?> componentType, int length) throws NegativeArraySizeException { return newArray(componentType, length); }
clone()
克隆出一個(gè)新數(shù)組杈曲，通過調(diào)用Object的clone()方法來得到一個(gè)新的ArrayList對(duì)象，然后將elementData復(fù)制給該對(duì)象并返回胸懈。
/**
* Returns a shallow copy of this <tt>ArrayList</tt> instance. (The
* elements themselves are not copied.)
*
* @return a clone of this <tt>ArrayList</tt> instance
*/
public Object clone() {
try {
ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();
v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
v.modCount = 0;
return v;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// this shouldn't happen, since we are Cloneable
throw new InternalError(e);
}
}
add(E e)
再數(shù)組添加元素
數(shù)據(jù)尾部插入鱼蝉，由于不會(huì)影響其他元素，因此會(huì)直接插入到后面箫荡。
public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; }看到它首先調(diào)用了
ensureCapacityInternal()方法.注意參數(shù)是size+1,這是個(gè)面試考點(diǎn)。該方法做了兩件事：計(jì)算容量+確保容量
if語句進(jìn)行計(jì)算容量渔隶，如果elementData是空羔挡，則返回默認(rèn)容量10和size+1的最大值洁奈，否則返回size+1
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } ensureExplicitCapacity(minCapacity); }計(jì)算完容量后，進(jìn)行確保容量可用：(modCount不用理它绞灼，它用來計(jì)算修改次數(shù))
如果
size+1 > elementData.length證明數(shù)組已經(jīng)放滿利术，則增加容量，調(diào)用grow()低矮。private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; // overflow-conscious code if (minCapacity - elementData.length > 0) grow(minCapacity); }增加容量：默認(rèn)1.5倍擴(kuò)容印叁。
獲取當(dāng)前數(shù)組長(zhǎng)度=>oldCapacity
oldCapacity>>1 表示將oldCapacity右移一位(位運(yùn)算)，相當(dāng)于除2军掂。再加上1轮蜕，相當(dāng)于新容量擴(kuò)容1.5倍。
如果
newCapacity>1=1,1<2所以如果不處理該情況蝗锥，擴(kuò)容將不能正確完成跃洛。如果新容量比最大值還要大，則將新容量賦值為VM要求最大值终议。
將elementData拷貝到一個(gè)新的容量中汇竭。
private void grow(int minCapacity) { // overflow-conscious code int oldCapacity = elementData.length; 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: elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); }
add(int index, E element)
1.當(dāng)添加數(shù)據(jù)是在首位插入時(shí)，先將新的數(shù)據(jù)放入到新的數(shù)組內(nèi)穴张，然后將原始數(shù)組中的數(shù)據(jù)復(fù)制到新的數(shù)組细燎。
2.當(dāng)數(shù)據(jù)插入的位置是中間位置時(shí)，先將插入位置前面的數(shù)據(jù)先放到新的數(shù)組里皂甘，再放新的數(shù)據(jù)玻驻，再復(fù)制舊的數(shù)據(jù)完成添加。
3.數(shù)據(jù)尾部插入叮贩，由于不會(huì)影響其他元素击狮，因此會(huì)直接插入到后面。
public void add(int index, E element) { rangeCheckForAdd(index); ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index); elementData[index] = element; size++; }
rangeCheckForAdd()是越界異常檢測(cè)方法益老。ensureCapacityInternal()之前有講彪蓬，著重說一下System.arrayCopy方法：private void rangeCheckForAdd(int index) { if (index > size || index < 0) throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index)); }public static native void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length);
set(int index,E element)
覆蓋舊值并返回。
public E set(int index, E e) { rangeCheck(index); checkForComodification(); E oldValue = ArrayList.this.elementData(offset + index); ArrayList.this.elementData[offset + index] = e; return oldValue; }異常檢查
private void rangeCheck(int index) { if (index < 0 || index >= this.size) throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index)); }private void checkForComodification() { if (ArrayList.this.modCount != this.modCount) throw new ConcurrentModificationException(); }獲取原值
E elementData(int index) { return (E) elementData[index]; }覆蓋
ArrayList.this.elementData[offset + index] = e;
indexOf(Object o)
比較簡(jiǎn)單 捺萌，根據(jù)Object對(duì)象獲取數(shù)組中的索引值档冬。
如果o為空，則返回?cái)?shù)組中第一個(gè)為空的索引桃纯；不為空也類似酷誓。
注意：通過源碼可以看到，該方法是允許傳空值進(jìn)來的态坦。
public int indexOf(Object o) {
if (o == null) {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
get(int index)
返回指定下標(biāo)處的元素的值盐数。
rangeCheck(index)會(huì)檢測(cè)index值是否合法，如果合法則返回索引對(duì)應(yīng)的值伞梯。
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
return elementData(index);
}
remove(int index)
刪除指定下標(biāo)的元素玫氢。
1.從頭部刪除帚屉，刪除頭結(jié)點(diǎn)然后移動(dòng)后面的數(shù)據(jù)，最后一個(gè)元素置空漾峡。
2.從中間指定位置刪除攻旦，找到要?jiǎng)h除數(shù)據(jù)的位置，刪除后生逸，后面的數(shù)據(jù)移動(dòng)牢屋，最后一個(gè)元素置空。
3.從尾部刪除：直接刪除尾部數(shù)據(jù)完成刪除操作槽袄。
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue = elementData(index);
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
}
這么看下來其實(shí)ArrayList還不難烙无，而且也是比較基礎(chǔ)的東西，好好鉆研吧掰伸，加油皱炉！
https://segmentfault.com/u/troubleq
作者參考：源碼 + JAVA知音
網(wǎng)址：www.javazhiyin.com
