JAVA集合源码分析系列：ArrayList源码分析

2023年5月31日 266次阅读 来源: java集合源码分析

一.ArrayList简介

ArrayList 是一个数组队列，相当于 动态数组。与Java中的数组相比，它的容量能动态增长。它继承于AbstractList，实现了List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable这些接口。

ArrayList 继承了AbstractList，实现了List。它是一个数组队列，提供了相关的添加、删除、修改、遍历等功能。
ArrayList 实现了RandmoAccess接口，即提供了随机访问功能。RandmoAccess是java中用来被List实现，为List提供快速访问功能的。在ArrayList中，我们即可以通过元素的序号快速获取元素对象；这就是快速随机访问。稍后，我们会比较List的“快速随机访问”和“通过Iterator迭代器访问”的效率。

ArrayList 实现了Cloneable接口，即覆盖了函数clone()，能被克隆。

ArrayList 实现java.io.Serializable接口，这意味着ArrayList支持序列化，能通过序列化去传输。

二.ArrayList源码解析

ArrayList包含了两个重要的对象：elementData 和 size。

(01) elementData 是”Object[]类型的数组”，它保存了添加到ArrayList中的元素。实际上，elementData是个动态数组，我们能通过构造函数 ArrayList(int initialCapacity)来执行它的初始容量为initialCapacity；如果通过不含参数的构造函数ArrayList()来创建ArrayList，则elementData的容量默认是10。elementData数组的大小会根据ArrayList容量的增长而动态的增长，具体的增长方式，请参考源码分析中的ensureCapacity()函数。

(02) size 则是动态数组的实际大小。

1.构造函数

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);
        }
    }

这里可以看到，在初始化ArrayList的时候，我们可以给它传递一个参数initialCapacity，如果initialCapacity>0,这个参数就是elementData数组的初始大小。如果=0，系统会给elementData数组一个默认的大小

2.Add方法

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) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }

        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

这个方法的大致意思是：当我们第一次new一个ArrayList的时候，size为0，我们执行add方法，minCapacity取的值为DEFAULT_CAPACITY（10），就是说如果我们在第一次new ArrayList的时候，如果我们不设定动态数组的初始大小，则库会给一个默认的大小10.

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

如果minCapacity大于elementData数组的长度，就需要对数组进行扩容，具体的扩容的方法是：grow方法，我们看一下grow方法的实现：

private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        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);
    }

扩容时，有一个最大的限制：MAX_ARRAY_SIZE=Integer.MAX_VALUE – 8；根据以上的代码可以看出新的容量=3倍的旧容量。

至于具体的扩容方案：Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);这个API的作用是：
copyOf()是系统自动在内部新建一个数组，调用arraycopy()将original内容复制到copy中去，并且长度为newLength。返回copy; 即将原数组拷贝到一个长度为newLength的新数组中，并返回该数组。

三.总结

通过源码的阅读，我们发现ArrayList的内部实现是数组，我们在大学学习《数据结构》的时候就知道，相比链表，数组的特点是查找方便，但是增加元素、移除元素比较慢（除非在最后的位置上操作）。我们可以根据具体的应用场景来选择合适的数据结构。

以下博客对数组和链表做了对比：

http://blog.csdn.net/u014082714/article/details/44259029

说明：

以上我阅读的是jdk1.8.0_65，不同版本可能实现有所差异不一样

http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3308556.html
http://www.jianshu.com/p/085a5ba2aca8

    原文作者：java集合源码分析
    原文地址: https://blog.csdn.net/a910626/article/details/52356924
    本文转自网络文章，转载此文章仅为分享知识，如有侵权，请联系博主进行删除。
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