前言
ArrayList可以說(shuō)是我們?nèi)粘ｉ_(kāi)發(fā)中特別經(jīng)常使用到的集合類了跨蟹，本文將結(jié)合JDK1.8源碼從線程安全近刘、數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)擒贸、初始化、擴(kuò)容觉渴、增刪改查介劫、特性總結(jié)等幾個(gè)部分去分析ArrayList
線程安全
ArrayList是非線程安全的，不支持并發(fā)案淋。我們可以從它的數(shù)據(jù)迭代器ArrayList$Itr中可以得知蜕猫，當(dāng)產(chǎn)生線程安全問(wèn)題時(shí)會(huì)拋出拋出ConcurrentModificationException異常。內(nèi)部是通過(guò)一個(gè)modCount變量記錄集合的變化哎迄，在擴(kuò)容與刪除及清空等操作都會(huì)將modCount自增回右，以此來(lái)標(biāo)記集合的改變隆圆。
如何實(shí)現(xiàn)線程安全
1.通過(guò)Colletions.synchronizedCollection獲取線程安全的集合對(duì)象
2.使用并發(fā)庫(kù)下的CopyOnWriteArrayList（讀寫分離）
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor; // index of next element to return
int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
int expectedModCount = modCount; // 記錄初始modCount
......
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1;
return (E) elementData[lastRet = i];
}
// 在next與remove前都會(huì)檢查modCount是否改變
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
ArrayList采用數(shù)組對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行管理，大量采用了數(shù)組的copy實(shí)現(xiàn)增刪翔烁。因此對(duì)于性能上渺氧，ArrayList的增刪操作較慢，由于數(shù)組是連續(xù)的內(nèi)存空間所以改查較快蹬屹。
初始化
提供了三個(gè)重載構(gòu)造方法侣背，除了默認(rèn)的無(wú)參構(gòu)造器外還可以指定初始容量以及初始集合內(nèi)容。需要注意的是在參數(shù)無(wú)效時(shí)（初始容量指定為0或者集合）都跟默認(rèn)構(gòu)造器結(jié)果一致慨默，將數(shù)據(jù)指定為默認(rèn)的空數(shù)組贩耐，這樣的好處是當(dāng)該list沒(méi)有真正去使用時(shí)不會(huì)浪費(fèi)內(nèi)存。
public ArrayList(int initialCapacity) {
if (initialCapacity > 0) { // 構(gòu)造數(shù)據(jù)
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) { // 指定為空數(shù)組
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
} else { // 拋出異常
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}
public ArrayList() { // 空構(gòu)造器直接指定數(shù)組為空數(shù)組
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray(); // 將集合轉(zhuǎn)為數(shù)組
if ((size = elementData.length) != 0) {
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
if (elementData.getClass() != Object[].class)
// 通過(guò)Arrays.copyOf方法進(jìn)行數(shù)組復(fù)制厦取，得到新數(shù)組潮太。底層是通過(guò)System.arraycopy進(jìn)行的，本質(zhì)是native
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
// replace with empty array.
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
擴(kuò)容
ArrayList的擴(kuò)容其實(shí)就是數(shù)組的擴(kuò)容虾攻，而實(shí)際上數(shù)組是沒(méi)辦法擴(kuò)容的铡买。所以只能夠構(gòu)造新的數(shù)組，然后把原數(shù)組的數(shù)據(jù)進(jìn)行copy到新數(shù)組霎箍，以此完成擴(kuò)容操作奇钞。默認(rèn)為原數(shù)組的1.5倍
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++; // modCount之前提到了，用于并發(fā)異称担控制
// overflow-conscious code 需要擴(kuò)容（需要的容量>=當(dāng)前容量）
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
// 默認(rèn)擴(kuò)容為之前的1.5倍
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
// 如果1.5倍仍然無(wú)法滿足景埃，則直接擴(kuò)容為minCapacity
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
// 邊界判斷
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
// 數(shù)組復(fù)制完成擴(kuò)容
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
增操作
增操作首先進(jìn)行一些基本條件判斷，包括是否擴(kuò)容顶别、指定的index是否越界谷徙。在add(int index, E element)方法中也需要進(jìn)行擴(kuò)容，因?yàn)榭赡芴砑有略睾蠼钕模聅ize可能剛好等于當(dāng)前容量。賦值就很簡(jiǎn)單了图呢，因?yàn)槭菙?shù)組結(jié)構(gòu)条篷，直接通過(guò)index指定即可，唯一需要注意的是在賦值之前的數(shù)組copy
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
public void add(int index, E element) {
rangeCheckForAdd(index);
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
// 將數(shù)組進(jìn)行拷貝蛤织，留出index位置
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
// 對(duì)index位置進(jìn)行賦值
elementData[index] = element;
size++;
}
刪操作
刪除操作有兩種形式赴叹，指定對(duì)象或者指定位置，注意此處也修改modCount變量了指蚜。指定位置：首先越界檢查乞巧，接著通過(guò)數(shù)組copy將指定index的位置覆蓋，最后指定--size為null摊鸡。指定對(duì)象：分兩種情況绽媒，一種是對(duì)象為null蚕冬，一種是對(duì)象非空。
public E remove(int index) {
rangeCheck(index); // 越界檢查
modCount++;
E oldValue = elementData(index); // 刪除的目標(biāo)對(duì)象
int numMoved = size - index - 1; // 數(shù)據(jù)需要移動(dòng)的數(shù)量
if (numMoved > 0) // copy
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
// 最后一個(gè)賦值null
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
// 返回目標(biāo)對(duì)象
return oldValue;
}
public boolean remove(Object o) {
// 指定對(duì)象的remove操作是通過(guò)循環(huán)比較
if (o == null) { // null
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
fastRemove(index);
return true; // 返回的boolean表示是否移除成功
}
} else { // 非空
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
改操作
很簡(jiǎn)單是辕，越界檢查 - > 取原值 - > 修改 - > 返回原值
public E set(int index, E element) {
rangeCheck(index);
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
查操作
很簡(jiǎn)單囤热，越界檢查 - > 返回對(duì)象
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
return elementData(index);
}
特性總結(jié)
1.數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)為數(shù)據(jù)，增刪慢获三、改查快
2.非線程安全旁蔼，通過(guò)modCount控制
3.ArrayList與Vector的區(qū)別：Vector是線程安全的，通過(guò)synchronized關(guān)鍵字疙教；Vector擴(kuò)容是容量翻倍棺聊，而ArrayList是原容量1.5倍
