ArrayList源碼解析

記錄一下自己看的源碼剔桨,就當(dāng)復(fù)習(xí)了

引用

Java集合 ArrayList源碼分析

成員變量

    //默認(rèn)容量
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    //空數(shù)組,用于無參構(gòu)造函數(shù)
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    //默認(rèn)空數(shù)組,用于有參構(gòu)造函數(shù)
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    //實(shí)際存儲(chǔ)元素的數(shù)組
    transient Object[] elementData;
    //集合元素?cái)?shù)量
    private int size;
    //集合最大容量
    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
    //父類變量娜谊,表示List容量修改次數(shù)
    protected transient int modCount = 0;

構(gòu)造函數(shù)

1.無參構(gòu)造函數(shù)

    public ArrayList() {
        //無參構(gòu)造函數(shù)酒繁,elementData 指向DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 空數(shù)組
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

2.有參構(gòu)造函數(shù)

    public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) {
            //初始化為一個(gè)容量為initialCapacity的數(shù)組
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
            //elementData 指向EMPTY_ELEMENTDATA空數(shù)組
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }

3.參數(shù)為集合的構(gòu)造函數(shù)

    public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        //參數(shù)集合轉(zhuǎn)為Array賦給存儲(chǔ)元素的數(shù)組
        elementData = c.toArray();
        if ((size = elementData.length) != 0) {
            // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] 
            if (elementData.getClass() != Object[].class)
                //元素為空時(shí)网严,復(fù)制數(shù)組,copyOf方法中有類型檢查
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
        } else {
            // 若參數(shù)集合為空火的,則返回空數(shù)組EMPTY_ELEMENTDATA.
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    }

添加

1.添加單個(gè)元素

    public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            //用無參構(gòu)造函數(shù),添加單個(gè)元素淑倾,大小為默認(rèn)容量10
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        //容量變化次數(shù)增加1
        modCount++;
        //判斷需要的實(shí)際元素容量是否大于數(shù)組容量馏鹤,是則擴(kuò)容
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }
    private void grow(int minCapacity) {
        int oldCapacity = elementData.length;
        //容量增加為1.5倍
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
        //newCapacity 可能為0,此時(shí)采用傳入的minCapacity作為擴(kuò)容后的容量
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }
    private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) 
            throw new OutOfMemoryError();
        //容量不能超過Integer.MAX_VALUE
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }

擴(kuò)容機(jī)制如下:
1娇哆、先默認(rèn)將列表大小newCapacity增加原來一半湃累,即如果原來是10,則新的大小為15碍讨;
2治力、如果新的大小newCapacity依舊不能滿足add進(jìn)來的元素總個(gè)數(shù)minCapacity,則將列表大小改為和minCapacity一樣大;即如果擴(kuò)大一半后newCapacity為15勃黍,但add進(jìn)來的總元素個(gè)數(shù)minCapacity為20宵统,則15明顯不能存儲(chǔ)20個(gè)元素,那么此時(shí)就將newCapacity大小擴(kuò)大到20覆获,剛剛好存儲(chǔ)20個(gè)元素马澈;
3、如果擴(kuò)容后的列表大小大于2147483639,也就是說大于Integer.MAX_VALUE - 8,此時(shí)就要做額外處理了弄息,因?yàn)閷?shí)際總元素大小有可能比Integer.MAX_VALUE還要大痊班,當(dāng)實(shí)際總元素大小minCapacity的值大于Integer.MAX_VALUE,即大于2147483647時(shí)疑枯,此時(shí)minCapacity的值將變?yōu)樨?fù)數(shù)辩块,因?yàn)閕nt是有符號(hào)的,當(dāng)超過最大值時(shí)就變?yōu)樨?fù)數(shù)

    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")
        // 在創(chuàng)建新數(shù)組對象之前會(huì)先對傳入的數(shù)據(jù)類型進(jìn)行判定
        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;
    }
    //參數(shù)為原array荆永,原起始位置废亭,目標(biāo)array,目標(biāo)起始位置具钥,需要復(fù)制的數(shù)組長度
    public static native void arraycopy(Object src,  int  srcPos,
                                        Object dest, int destPos,
                                        int length);

2.指定位置添加元素

    public void add(int index, E element) {
        //位置檢查
        rangeCheckForAdd(index);
        //擴(kuò)容
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        //復(fù)制數(shù)組豆村,將原index及其以后的元素復(fù)制到index+1
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                         size - index);
        //index位置賦值為添加的元素
        elementData[index] = element;
        size++;
    }

3.添加集合中的元素

    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        //擴(kuò)容
        ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount
        //將集合中的元素復(fù)制到擴(kuò)容后的數(shù)組后
        System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
        size += numNew;
        return numNew != 0;
    }

4.指定位置添加集合中的元素

    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        rangeCheckForAdd(index);

        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount

        int numMoved = size - index;
        //判斷是否在數(shù)組中間插入元素
        if (numMoved > 0)
            //將原index到index+numMoved-1的元素復(fù)制到index+numNew及以后
            System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
                             numMoved);
        //將集合元素復(fù)制到index到index+numNew-1
        System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
        size += numNew;
        return numNew != 0;
    }

刪除

1.刪除指定位置元素

    public E remove(int index) {
        rangeCheck(index);

        modCount++;
        E oldValue = elementData(index);

        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            //將index+1及以后的元素復(fù)制到Index,相當(dāng)于全部往前挪一位
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        //最后一個(gè)元素設(shè)置為null
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work

        return oldValue;
    }

2.刪除元素

    public boolean remove(Object o) {
        //循環(huán)判斷骂删,找到元素的位置掌动,然后調(diào)用刪除指定位置元素的方法
        if (o == null) {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (elementData[index] == null) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        } else {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (o.equals(elementData[index])) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        }
        return false;
    }
    private void fastRemove(int index) {
        modCount++;
        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
    }

3.刪除指定范圍的元素

    protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
        modCount++;
        int numMoved = size - toIndex;
        //將toIndex之后的元素挪動(dòng)到fromIndex
        System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex,
                         numMoved);

        // clear to let GC do its work
        int newSize = size - (toIndex-fromIndex);
        //數(shù)組末尾元素全部置null
        for (int i = newSize; i < size; i++) {
            elementData[i] = null;
        }
        size = newSize;
    }

4.刪除集合中的所有元素

    public boolean removeAll(Collection<?> c) {
        Objects.requireNonNull(c);
        return batchRemove(c, false);
    }

5.保留集合中的元素四啰,刪除其他元素(取交集)

    public boolean retainAll(Collection<?> c) {
        Objects.requireNonNull(c);
        return batchRemove(c, true);
    }
    private boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement) {
        final Object[] elementData = this.elementData;
        int r = 0, w = 0;
        boolean modified = false;
        try {
            for (; r < size; r++)
                //根據(jù)complete條件判斷是否刪除該元素
                if (c.contains(elementData[r]) == complement)
                    elementData[w++] = elementData[r];
        } finally {
            // Preserve behavioral compatibility with AbstractCollection,
            // even if c.contains() throws.
            if (r != size) {
                System.arraycopy(elementData, r,
                                 elementData, w,
                                 size - r);
                w += size - r;
            }
            if (w != size) {
                // clear to let GC do its work
                for (int i = w; i < size; i++)
                    elementData[i] = null;
                modCount += size - w;
                size = w;
                modified = true;
            }
        }
        return modified;
    }

獲取集合對象

    public E get(int index) {
        rangeCheck(index);

        return elementData(index);
    }
    E elementData(int index) {
        return (E) elementData[index];
    }

其他方法

1.指定位置設(shè)值

    public E set(int index, E element) {
        rangeCheck(index);

        E oldValue = elementData(index);
        elementData[index] = element;
        return oldValue;
    }

2.判斷元素是否存在

    public boolean contains(Object o) {
        return indexOf(o) >= 0;
    }
    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;
    }

序列化機(jī)制

1.writeObject

    private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
        throws java.io.IOException{
        // Write out element count, and any hidden stuff
        int expectedModCount = modCount;
        s.defaultWriteObject();

        // Write out size as capacity for behavioural compatibility with clone()
        s.writeInt(size);

        // Write out all elements in the proper order.
        for (int i=0; i<size; i++) {
            s.writeObject(elementData[i]);
        }

        if (modCount != expectedModCount) {
            throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }

從上面的代碼中我們可以看出ArrayList其實(shí)是有對elementData進(jìn)行序列化的,只不過這樣做的原因是因?yàn)閑lementData中可能會(huì)有很多的null元素粗恢,為了不把null元素也序列化出去柑晒,所以自定義了writeObject和readObject方法。
2.readObject

    private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
        throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
        elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;

        // Read in size, and any hidden stuff
        s.defaultReadObject();

        // Read in capacity
        s.readInt(); // ignored

        if (size > 0) {
            // be like clone(), allocate array based upon size not capacity
            ensureCapacityInternal(size);

            Object[] a = elementData;
            // Read in all elements in the proper order.
            for (int i=0; i<size; i++) {
                a[i] = s.readObject();
            }
        }
    }

迭代器

    public Iterator<E> iterator() {
        return new Itr();
    }

新建了一個(gè)叫Itr的對象眷射,Itr類其實(shí)是ArrayList的一個(gè)內(nèi)部類

    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;

        public boolean hasNext() {
            return cursor != size;
        }

        @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];
        }

        public void remove() {
            if (lastRet < 0)
                throw new IllegalStateException();
            checkForComodification();

            try {
                ArrayList.this.remove(lastRet);
                cursor = lastRet;
                lastRet = -1;
                expectedModCount = modCount;
            } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }
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  • 正文 我和宋清朗相戀三年再登,在試婚紗的時(shí)候發(fā)現(xiàn)自己被綠了尔邓。 大學(xué)時(shí)的朋友給我發(fā)了我未婚夫和他白月光在一起吃飯的照片。...
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  • 序言:一個(gè)原本活蹦亂跳的男人離奇死亡锉矢,死狀恐怖梯嗽,靈堂內(nèi)的尸體忽然破棺而出,到底是詐尸還是另有隱情沽损,我是刑警寧澤灯节,帶...
    沈念sama閱讀 34,477評(píng)論 4 333
  • 正文 年R本政府宣布,位于F島的核電站绵估,受9級(jí)特大地震影響炎疆,放射性物質(zhì)發(fā)生泄漏。R本人自食惡果不足惜国裳,卻給世界環(huán)境...
    茶點(diǎn)故事閱讀 40,135評(píng)論 3 317
  • 文/蒙蒙 一形入、第九天 我趴在偏房一處隱蔽的房頂上張望。 院中可真熱鬧缝左,春花似錦亿遂、人聲如沸。這莊子的主人今日做“春日...
    開封第一講書人閱讀 30,864評(píng)論 0 21
  • 文/蒼蘭香墨 我抬頭看了看天上的太陽。三九已至少办,卻和暖如春苞慢,著一層夾襖步出監(jiān)牢的瞬間,已是汗流浹背英妓。 一陣腳步聲響...
    開封第一講書人閱讀 32,099評(píng)論 1 267
  • 我被黑心中介騙來泰國打工挽放, 沒想到剛下飛機(jī)就差點(diǎn)兒被人妖公主榨干…… 1. 我叫王不留绍赛,地道東北人。 一個(gè)月前我還...
    沈念sama閱讀 46,598評(píng)論 2 362
  • 正文 我出身青樓辑畦,卻偏偏與公主長得像吗蚌,于是被迫代替她去往敵國和親。 傳聞我的和親對象是個(gè)殘疾皇子纯出,可洞房花燭夜當(dāng)晚...
    茶點(diǎn)故事閱讀 43,697評(píng)論 2 351