ArrayList
ArrayList是最常見以及每個Java開發(fā)者最熟悉的集合類了，顧名思義珍特，ArrayList就是一個以數(shù)組形式實現(xiàn)的集合，以一張表格來看一下ArrayList里面有哪些基本的元素：
四個關(guān)注點在ArrayList上的答案
以后每篇文章在講解代碼前魔吐，都會先對于一個集合關(guān)注的四個點以表格形式做一個解答：
ArrayList屬性
public?class?ArrayList?extends?AbstractList?implements?List,?RandomAccess,?Cloneable,?Serializable?{??
//?序列化id??
private?static?final?long?serialVersionUID?=?8683452581122892189L;??
//?默認初始的容量??
private?static?final?int?DEFAULT_CAPACITY?=?10;??
//?一個空對象??
private?static?final?Object[]?EMPTY_ELEMENTDATA?=?new?Object[0];??
//?一個空對象次坡，如果使用默認構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建，則默認對象內(nèi)容默認是該值??
private?static?final?Object[]?DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA?=?new?Object[0];??
//?當前數(shù)據(jù)對象存放地方画畅，當前對象不參與序列化??
transient?Object[]?elementData;??
//?當前數(shù)組長度??
private?int?size;??
//?數(shù)組最大長度??
private?static?final?int?MAX_ARRAY_SIZE?=?2147483639;??
//?省略方法砸琅。。??
}??
ArrayList構(gòu)造函數(shù)
如果不傳入?yún)?shù)轴踱，則使用默認無參構(gòu)建方法創(chuàng)建ArrayList對象症脂，如下：
public?ArrayList()?{??
this.elementData?=?DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;??
}??
注意：此時我們創(chuàng)建的ArrayList對象中的elementData中的長度是1，size是0,當進行第一次add的時候，elementData將會變成默認的長度：10.
如果傳入?yún)?shù)诱篷，則代表指定ArrayList的初始數(shù)組長度壶唤，傳入?yún)?shù)如果是大于等于0，則使用用戶的參數(shù)初始化棕所，如果用戶傳入的參數(shù)小于0闸盔，則拋出異常，構(gòu)造方法如下：
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);??
????}??
}??
添加元素
有這么一段代碼：
publicstaticvoidmain(String[] args)
{
????List list = newArrayList();
????list.add("000");
????list.add("111");
}
看下底層會做什么琳省，進入add方法的源碼來看一下：
publicbooleanadd(E e) {
?????ensureCapacity(size + 1);? // Increments modCount!!
?????elementData[size++] = e;
?????returntrue;
}
先不去管第2行的ensureCapacity方法迎吵，這個方法是擴容用的，底層實際上在調(diào)用add方法的時候只是給elementData的某個位置添加了一個數(shù)據(jù)而已针贬，用一張圖表示的話是這樣的：
多說一句击费，我這么畫圖有一定的誤導性桦他。elementData中存儲的應該是堆內(nèi)存中元素的引用，而不是實際的元素圆仔，這么畫給人一種感覺就是說elementData數(shù)組里面存放的就是實際的元素，這是不太嚴謹?shù)哪枇印２贿^這么畫主要是為了方便起見坪郭，只要知道這個問題就好了。
擴容
我們看一下信姓，構(gòu)造ArrayList的時候鸵隧，默認的底層數(shù)組大小是10：
publicArrayList() {
????this(10);
}
那么有一個問題來了，底層數(shù)組的大小不夠了怎么辦意推？答案就是擴容，這也就是為什么一直說ArrayList的底層是基于動態(tài)數(shù)組實現(xiàn)的原因菊值，動態(tài)數(shù)組的意思就是指底層的數(shù)組大小并不是固定的，而是根據(jù)添加的元素大小進行一個判斷昵宇，不夠的話就動態(tài)擴容儿子，擴容的代碼就在ensureCapacity里面：
publicvoidensureCapacity(intminCapacity) {
modCount++;
intoldCapacity = elementData.length;
if(minCapacity > oldCapacity) {
????Object oldData[] = elementData;
????intnewCapacity = (oldCapacity * 3)/2+ 1;
????????if(newCapacity < minCapacity)
????newCapacity = minCapacity;
???????????// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
???????????elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
}
看到擴容的時候把元素組大小先乘以3，再除以2蒋譬，最后加1》钢可能有些人要問為什么？我們可以想：
1惠爽、如果一次性擴容擴得太大雷恃，必然造成內(nèi)存空間的浪費
2、如果一次性擴容擴得不夠旬痹，那么下一次擴容的操作必然比較快地會到來两残，這會降低程序運行效率把跨，要知道擴容還是比價耗費性能的一個操作
所以擴容擴多少，是JDK開發(fā)人員在時間崔赌、空間上做的一個權(quán)衡耸别，提供出來的一個比較合理的數(shù)值。最后調(diào)用到的是Arrays的copyOf方法秀姐，將元素組里面的內(nèi)容復制到新的數(shù)組里面去：
publicstatic T[] copyOf(U[] original, intnewLength, Class newType) {
???????T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
???????????? (T[]) newObject[newLength]
???????????: (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
???????System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
????????????????????????Math.min(original.length, newLength));
???????returncopy;
}
用一張圖來表示就是這樣的：
刪除元素
接著我們看一下刪除的操作省有。ArrayList支持兩種刪除方式：
1、按照下標刪除
2蠢沿、按照元素刪除，這會刪除ArrayList中與指定要刪除的元素匹配的第一個元素
對于ArrayList來說熊锭，這兩種刪除的方法差不多，都是調(diào)用的下面一段代碼：
intnumMoved = size - index - 1;
if(numMoved > 0)
????System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
?????????????numMoved);
elementData[--size] = null; // Let gc do its work
其實做的事情就是兩件:
1碗殷、把指定元素后面位置的所有元素锌妻，利用System.arraycopy方法整體向前移動一個位置
2、最后一個位置的元素指定為null仿粹，這樣讓gc可以去回收它
比方說有這么一段代碼：
publicstaticvoidmain(String[] args)
{
????List list = newArrayList();
????list.add("111");
????list.add("222");
????list.add("333");
????list.add("444");
????list.add("555");
????list.add("666");
????list.add("777");
????list.add("888");
????list.remove("333");
}
用圖表示是這樣的：
插入元素
看一下ArrayList的插入操作吭历，插入操作調(diào)用的也是add方法，比如：
`publicstaticvoidmain(String[] args)
{
????List list = newArrayList();
????list.add("111");
????list.add("222");
????list.add("333");
????list.add("444");
????list.add("555");
????list.add("666");
????list.add("777");
????list.add("888");
????list.add(2, "000");
????System.out.println(list);
}`
有一個地方不要搞錯了摩骨，第12行的add方法的意思是朗若，往第幾個元素后面插入一個元素，像第12行就是往第二個元素后面插入一個000灾馒∏沧埽看一下運行結(jié)果也證明了這一點：
1[111, 222, 000, 333, 444, 555, 666, 777, 888]
還是看一下插入的時候做了什么：
publicvoidadd(intindex, E element) {
if(index > size || index < 0)
????thrownewIndexOutOfBoundsException(
????"Index: "+index+", Size: "+size);
????ensureCapacity(size+1);? // Increments modCount!!
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
?????????size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}
看到插入的時候旭斥，按照指定位置，把從指定位置開始的所有元素利用System,arraycopy方法做一個整體的復制琉预，向后移動一個位置（當然先要用ensureCapacity方法進行判斷蒿褂，加了一個元素之后數(shù)組會不會不夠大）啄栓，然后指定位置的元素設(shè)置為需要插入的元素，完成了一次插入的操作昙楚。用圖表示這個過程是這樣的：
ArrayList的優(yōu)缺點
從上面的幾個過程總結(jié)一下ArrayList的優(yōu)缺點。ArrayList的優(yōu)點如下：
1削葱、ArrayList底層以數(shù)組實現(xiàn)析砸，是一種隨機訪問模式，再加上它實現(xiàn)了RandomAccess接口首繁，因此查找也就是get的時候非诚掖快
2、ArrayList在順序添加一個元素的時候非常方便胁塞，只是往數(shù)組里面添加了一個元素而已
不過ArrayList的缺點也十分明顯：
1、刪除元素的時候状土，涉及到一次元素復制伺糠，如果要復制的元素很多，那么就會比較耗費性能
2累驮、插入元素的時候舵揭，涉及到一次元素復制，如果要復制的元素很多置侍，那么就會比較耗費性能
因此拦焚，ArrayList比較適合順序添加、隨機訪問的場景秕衙。
ArrayList和Vector的區(qū)別
ArrayList是線程非安全的僵刮，這很明顯鹦牛，因為ArrayList中所有的方法都不是同步的勇吊，在并發(fā)下一定會出現(xiàn)線程安全問題汉规。那么我們想要使用ArrayList并且讓它線程安全怎么辦？一個方法是用Collections.synchronizedList方法把你的ArrayList變成一個線程安全的List鲫忍，比如：
List synchronized List = Collections.synchronizedList(list);
synchronized List.add("aaa");
synchronized List.add("bbb");
for(inti = 0; i < synchronizedList.size(); i++)
{
????System.out.println(synchronizedList.get(i));
}
另一個方法就是Vector悟民，它是ArrayList的線程安全版本，其實現(xiàn)90%和ArrayList都完全一樣射亏，區(qū)別在于：
1智润、Vector是線程安全的，ArrayList是線程非安全的
2窟绷、Vector可以指定增長因子兼蜈，如果該增長因子指定了，那么擴容的時候會每次新的數(shù)組大小會在原數(shù)組的大小基礎(chǔ)上加上增長因子为狸；如果不指定增長因子辐棒，那么就給原數(shù)組大小*2，源代碼是這樣的：
intnewCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
?????????????????????????????????capacityIncrement : oldCapacity);
為什么ArrayList的elementData是用transient修飾的漾根？
最后一個問題立叛，我們看一下ArrayList中的數(shù)組贡茅，是這么定義的：
1privatetransientObject[] elementData;
不知道大家有沒有想過其做，為什么elementData是使用transient修飾的呢赁还？關(guān)于這個問題，說說我的看法蹈胡。我們看一下ArrayList的定義：
publicclassArrayList extendsAbstractList
????????implementsList, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
看到ArrayList實現(xiàn)了Serializable接口朋蔫，這意味著ArrayList是可以被序列化的，用transient修飾elementData意味著我不希望elementData數(shù)組被序列化荷并。這是為什么青扔？因為序列化ArrayList的時候微猖，ArrayList里面的elementData未必是滿的，比方說elementData有10的大小凛剥，但是我只用了其中的3個，那么是否有必要序列化整個elementData呢傅瞻？顯然沒有這個必要盲憎，因此ArrayList中重寫了writeObject方法：
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
????????throwsjava.io.IOException{
// Write out element count, and any hidden stuff
intexpectedModCount = modCount;
s.defaultWriteObject();
????????// Write out array length
???????s.writeInt(elementData.length);
????// Write out all elements in the proper order.
for(inti=0; i
???????????s.writeObject(elementData[i]);
????if(modCount != expectedModCount) {
???????????thrownewConcurrentModificationException();
????}
}
每次序列化的時候調(diào)用這個方法饼疙，先調(diào)用defaultWriteObject()方法序列化ArrayList中的非transient元素，elementData不去序列化它屏积，然后遍歷elementData磅甩，只序列化那些有的元素，這樣：
1渣聚、加快了序列化的速度
2、減小了序列化之后的文件大小
不失為一種聰明的做法奕枝，如果以后開發(fā)過程中有遇到這種情況隘道，也是值得學習、借鑒的一種思路谭梗。
