知其然知其所以然之ArrayList常用源码阅读-白红宇

Hello大家好，本章我们简单了解一下ArrayList 。有问题可以联系我mr_beany@163.com。另求各路大神指点，感谢

一：ArrayList简介

ArrayList是基于数组实现的，是一个动态数组，其容量能自动增长；由于ArrayList不是线程安全的，所以只能在单线程下使用；

二：ArrayList使用场景

由于ArrayList是基于数组实现的，所以它有着数组的特性，即能都给存储进来的元素自动进行编号（下角标）。所以我们可以很方便的通过每个元素的编号来获取该元素

三：提出问题

数组的长度是不可变的，既然ArrayList是基于数组实现，为什么ArrayList可以添加，删除元素？

四：走进源码

4.1：ArrayList的继承关系

public class ArrayList
    
      extends AbstractList
     
              implements List
      
       , RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable复制代码

ArrayList实现了Serializable接口，因此它支持序列化；实现了RandomAccess接口，支持快速随机访问，实际上就是通过下标序号进行快速访问；实现了Cloneable接口，能被克隆。

4.2：ArrayList中的一些常量

/**     * 序列版本号      */	private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;    /**     * 默认的数组大小     */    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;    /**     * 定义空数组时使用，即当初始化数组大小为0的时候使用     */    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};    /**     * 初始化没有设定大小的时候使用。     */    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};    /**     * 存储数据的数组     */    transient Object[] elementData;     /**     * ArrayList中实际数据的数量     */    private int size;复制代码

4.3：ArrayList的三个构造方法

/** * 当我们使用无参的构造方法时，会创建一个长度为0的数组 */public ArrayList() {    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;}/** * ArrayList带容量大小的构造函数。 * 可以看到当initialCapacity==0 的时候使用的是EMPTY_ELEMENTDATA */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);    }}/** * 使用集合构造的构造函数 */public ArrayList(Collection
     c) {    elementData = c.toArray();    if ((size = elementData.length) != 0) {	//返回若不是Object[]则调用Arrays.copyOf方法将其转为Object[]	if (elementData.getClass() != Object[].class)	    elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);    } else {        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;    }}复制代码

4.4：常用方法

这个方法就是把缩小elementData大小，去掉多余的数组空间 应用程序使用该操作降低ArrayList实例占用的存储 因为清空等一些操作只改变参数而没有释放空间public void trimToSize() {	modCount++;	if (size < elementData.length) {		elementData = (size == 0)		  ? EMPTY_ELEMENTDATA		  : Arrays.copyOf(elementData, size);	}}函数返回集合中给定元素的第一次出现的位置，如果没有就返回-1首先检查o是否为null，如果为null，就返回集合中第一个null元素的位置；如果不为null，就是用equals函数进行相等性检查。之所以这样，是因为如果直接对null调用equals方法，会抛出空指针异常。同时也不能循环遍历数组中的元素调用equals方法检查是否相等，因为ArrayList集合中允许有null元素的存在。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;}判断集合中是否包含某个元素public boolean contains(Object o) {	return indexOf(o) >= 0;}函数返回给定元素最后一次出现的位置，如果没有就返回-1：原理和indexOf一样，不过对集合元素遍历的时候是倒序遍历的。public int lastIndexOf(Object o) {	if (o == null) {		for (int i = size-1; i >= 0; i--)			if (elementData[i]==null)				return i;	} else {		for (int i = size-1; i >= 0; i--)			if (o.equals(elementData[i]))				return i;	}	return -1;}检查数组下标越界private void rangeCheck(int index) {	if (index >= size)		throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));}@SuppressWarnings("unchecked")E elementData(int index) {	return (E) elementData[index];}对于get方法来说，首先调用rangeCheck检查下标，然后调用elementData返回元素：public E get(int index) {	rangeCheck(index);	return elementData(index);}设置给定位置的元素为给定的元素，然后返回原来的元素   同样，函数也先进行下标检查。public E set(int index, E element) {	rangeCheck(index);	E oldValue = elementData(index);	elementData[index] = element;	return oldValue;}重点!!add方法   这也是之前提出的疑问的地方public boolean add(E e) {	ensureCapacityInternal(size + 1);	elementData[size++] = e;	return true;}接下来我们看ensureCapacityInternal()private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {	ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));}private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {	//如果初始化时没有设置默认容量	if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {		//返回默认容量(10) 和 指定容量  中最大值		return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);	}	否则返回当前长度+1	return minCapacity;}private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {	modCount++;   //定义于ArrayList的父类AbstractList，用于存储结构修改次数	//如果指定的最小容量要超过了容器本来的长度，则需要扩容	if (minCapacity - elementData.length > 0)		grow(minCapacity);}private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;//扩容方法private void grow(int minCapacity) {	//原始容量	int oldCapacity = elementData.length;	//新容量扩大到原容量的1.5倍，(其中>>是‘位运算符’)右移一位相关于原数值除以2。	int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);	//如果计算出来的容量小了就将指定容量赋值给它	if (newCapacity - minCapacity < 0)		newCapacity = minCapacity;	if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)		newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);	//使用新的长度进行复制，返回复制后的数组	//这里我们可以看到所谓的动态数组其实是重新创建了一个数组，并不是改变了数组的容量	elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);}//这里之所以设置长度为Integer.MAX_VALUE - 8  是避免一些机器内存溢出，减少出错几率  但是最大还是能支持到Integer.MAX_VALUE private static int hugeCapacity(int minCapacity) {	if (minCapacity < 0) // overflow		throw new OutOfMemoryError();	return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?		Integer.MAX_VALUE :		MAX_ARRAY_SIZE;}删除方法public E remove(int index) {	rangeCheck(index);	modCount++;	//将后面的列表对象前移	E oldValue = elementData(index);	int numMoved = size - index - 1;	if (numMoved > 0)		// 数组前移一位，size自减，空出来的位置置null		System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,						 numMoved);	elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work	return oldValue;}带有native标志的为java调用系统的C/C++代码，该函数实际上最终调用了C语言的memmove()函数，因此它可以保证同一个数组内元素的正确复制和移动，比一般的复制方法的实现效率要高很多，很适合用来批量处理数组。Java强烈推荐在复制大量数组元素时用该方法，以取得更高的效率。public static native void arraycopy(Object src,  int  srcPos,	Object dest, int destPos,	int length);复制代码

五：总结

ArrayList是由数组实现的，可以通过下标索引直接查找到指定位置的元素，因此查找效率高；其可以添加元素的原理是每次添加都会重新创建对象，拷贝原数据，频繁的添加删除操作会消耗大量内存，所以ArrayList适用的场景为查找元素