ArrayList简介
ArrayList是List接口的一个实现，是基于数组实现的，容量可以进行动态增加。ArrayList不是线程安全的，如果需要在多线程中使用推荐使用Collections.synchronizedList(List<T> list) 方法创建线程安全的List集合，或者使用concurrent包下的CopyOnWriteArrayList<>() 类创建线程安全的类
运行环境
- OS:Win7 64bit
- idea:IntelliJ IDEA 2017
- jdkVersion:1.7.0_79 64 bit
- 使用的pom.xml:无
ArrayList源码分析
package java.util;
/** * @author Josh Bloch * @author Neal Gafter * @see Collection * @see List * @see LinkedList * @see Vector * @since 1.2 */
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
/** * 默认初始化容量 */
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/** * 用来共享的空数组实例 */
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/** * The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored. * ArrayList存储在该数组中，容量就是数组的大小。任何空的ArrayList的elementData和EMPTY_ELEMENTDATA相等。 * 当添加第一个元素的时候容量扩展为DEFAULT_CAPACITY */
private transient Object[] elementData;
/** * ArrayList的size，这个数字是ArrayList的内容个数 * @serial */
private int size;
/** * 该构造方法创建一个空的list初始化容量是由参数指定的 * @param initialCapacity the initial capacity of the list * @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity * is negative */
public ArrayList(int initialCapacity) {
super();
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
this.elementData = new Object[initialCapacity];
}
/** * Constructs an empty list with an initial capacity of ten. 这是1.6版本的注释， * 现在这个版本默认创建后是0长度的数组，第一次添加时才初始化容量 * 空的构造方法，默认是空的数组 */
public ArrayList() {
super();
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
/** * 这是1.6版本的空构造方法 * */
public ArrayList() {
this(10);
}
/** *构造一个包含指定集合的元素的列表，按照它们由集合的迭代器返回的顺序。 * @param c the collection whose elements are to be placed into this list * @throws NullPointerException if the specified collection is null */
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray();
size = elementData.length;
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
}
/** * 将集合的数组长度变成和集合size */
public void trimToSize() {
modCount++;
if (size < elementData.length) {
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
}
}
/** * 添加集合的容量，确保增加指定参数的最小容量。其实也就是先往小的加 */
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
int minExpand = (elementData != EMPTY_ELEMENTDATA)
// any size if real element table
? 0
// larger than default for empty table. It's already supposed to be
// at default size.
: DEFAULT_CAPACITY; //如果list集合为空返回默认的大小
if (minCapacity > minExpand) {
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
/** * 数组最大能分配的值 * 一些虚拟机保留了一些头信息 * 尝试分配一些大的数组可能的结果是OutOfMemoryError，请求数组的size超过了VM限制 */
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
/** * 添加集合的容量，确保增加指定参数的最小容量。其实也就是先往小的加 */
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); //每次添加容量的大小
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);
}
//添加巨大的容量
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
/** * 返回该list的元素个数 * @return the number of elements in this list */
public int size() {
return size;
}
/** * 如果该list不包含任何元素则返回true * @return <tt>true</tt> if this list contains no elements */
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
/** * 如果该list包含指定的元素则返回true */
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) >= 0;
}
/** * 返回的第一个匹配指定元素的索引，如果返回-1表示这个list集合没有包含该元素。 * 更加准确的说是返回匹配的最小的索引，从0开始到size进行循环 */
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;
}
/** * 反向查询元素，如果返回-1表示这个list集合没有包含该元素。 * 更加准确的说是返回匹配的最大的索引，从size开始到0进行循环 */
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;
}
/** * 复制集合 * @return a clone of this <tt>ArrayList</tt> instance */
public Object clone() {
try {
@SuppressWarnings("unchecked")
ArrayList<E> v = (ArrayList<E>) 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();
}
}
/** * 将集合转换成数组，该数组包含集合的所有元素。该数组的元素顺序和list集合一致 * 该方法会新创建一个数组实例 */
public Object[] toArray() {
return Arrays.copyOf(elementData, size);
}
/** * 将集合转换成数组返回 */
@SuppressWarnings("unchecked")
public <T> T[] toArray(T[] a) {
if (a.length < size)
// 如果传入的数组长度小于size则会新建一个array，该array的长度等于集合的size
return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());
//否则还是使用传入的数组，并将集合元素复制到数组中
System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);
if (a.length > size)
//将传入数组索引为集合size的值置为null
a[size] = null;
return a;
}
// 数组随机访问
@SuppressWarnings("unchecked")
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}
/** * 返回指定索引元素 */
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
return elementData(index);
}
/** * 替换指定索引元素，并返回被替换的元素 */
public E set(int index, E element) {
rangeCheck(index);
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
/** * 追加指定的元素到集合的末尾，第一次添加的时候会指定数组的默认length。 * 这个和1.6版本不同 */
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
/** * 在集合的指定位置添加元素 */
public void add(int index, E element) {
rangeCheckForAdd(index); //校验给定索引的合法性
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);//这里涉及到数组的复制，这就导致ArrayList随机添加消耗很大。
//如果index较小，size很大。则需要复制的元素是size-index
elementData[index] = element;//将指定元素添加到指定索引
size++;
}
/** * 移除一个元素，如果这个元素不是最后还涉及元素移动的操作 */
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);//校验index的合法性
modCount++;
E oldValue = elementData(index);
int numMoved = size - index - 1;//移动数据的数量
if (numMoved > 0)//如果不是最后一个
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
}
/** * 这个和索引remove一样，只是多了一步查找元素索引的操作。 */
public boolean remove(Object o) {
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;
}
/* * 参考remove(int index)方法 */
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
}
/** * 清除集合中的所有元素 */
public void clear() {
modCount++;
// clear to let GC do its work
for (int i = 0; i < size; i++)
elementData[i] = null;
size = 0;
}
/** * 添加指定的集合到该ArrayList的的最后，如果有其他线程修改了入参， * 将不会影响该方法的操作 */
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount
System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
/** * 参考addAll(Collection<? extends E> c)方法，该方法增加了元素的移动 */
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;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
numMoved);
System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
/** * 移除给定范围内的数据 */
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
modCount++;
int numMoved = size - toIndex;
System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex,
numMoved);
// clear to let GC do its work
int newSize = size - (toIndex-fromIndex);
for (int i = newSize; i < size; i++) {
elementData[i] = null;
}
size = newSize;
}
/** * 越界校验 */
private void rangeCheck(int index) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
/** * 校验合法的索引 */
private void rangeCheckForAdd(int index) {
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
/** * 异常信息组装 */
private String outOfBoundsMsg(int index) {
return "Index: "+index+", Size: "+size;
}
/** * 移除给定集合包含的元素 */
public boolean removeAll(Collection<?> c) {
return batchRemove(c, false);
}
/** * 保留给定集合的元素 */
public boolean retainAll(Collection<?> c) {
return batchRemove(c, true);
}
//批量移除
private boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement) {
final Object[] elementData = this.elementData;//这是移除满足条件元素的集合
int r = 0, w = 0;
boolean modified = false;
try {
for (; r < size; r++)
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;
}
}对ArrayList的总结
ArrayList底层是使用数组实现的，随机访问效率高，随机删除和动态扩容效率低
无参构造方法和jdk1.6不一样，初始化后是不会马上分配数组的大小的，而是在第一次add的时候进行分配
- 在随机删除和随机添加时涉及到内存移动比较耗时，数组length扩容的时候也涉及内存复制。效率不高
- ArrayList扩容时设置新的容量为旧容量的1.5倍加1，如果设置的新容量不够，则直接将新容量设置为传入的参数
