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ArrayList简介
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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。
AbstractList、List提供了添加、删除、修改、遍历等功能。
RandmoAccess提供了随机访问功能
Cloneable提供了可以被克隆的功能
Serializable提供了序列化的功能
和Vector不同，ArrayList中的操作不是线程安全的！所以，建议在单线程中才使用ArrayList，而在多线程中可以选择Vector或CopyOnWriteArrayList。
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ArrayList的属性
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| /**
* 数组默认的大小
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/**
* 使用数组大小为0时的默认缓冲区
*/
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* 使用ArrayList(int initialCapacity)构造方法时且initialCapacity为0时缓冲区
*/
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* 真实存储arraylist元素的数组缓冲区
*/
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
/**
* List的实际大小
*/
private int size;
/**
* 数组可分配的最大大小
*/
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
/**
* 特别注意这个是继承自AbstractList的属性，用来记录List被修改的次数
*/
protected transient int modCount = 0;
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ArrayList的构造方法
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/**
* 无参构造方法，初始化elementData
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
/**
* 根据参数构建具有初始大小的构造方法
*/
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);
}
}
/**
* 创建一个包含collection的ArrayList
*/
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray();
if ((size = elementData.length) != 0) {
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
// replace with empty array.
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
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ArrayList的方法
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接下来我们就以ArrayList的几个比较经典的方法来看一下它是如何设计的。
首先是添加方法，添加的方法一共有3个：
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| /**
* 添加元素
*/
public boolean add(E e) {
//计算数组最新的容量，以及判断是否需要扩容
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
/**
* 指定索引添加元素
*/
public void add(int index, E element) {
//判断索引是否越界
rangeCheckForAdd(index);
//计算数组最新的容量，以及判断是否需要扩容
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
//调用系统底层的复制方法
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
elementData[index] = element;
//List长度+1
size++;
}
/**
* 添加一个集合
*/
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;
}
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仔细观察上方三个添加的方法，它们都调用了ensureCapacityInternal方法，这个方法的参数是执行当前添加操作所需要的数组容量。它会根据传递的参数来计算数组是否需要扩容，如果需要扩容则完成扩容操作。
不同之处在于，上方的两个方法添加的只有一个元素，所以传的size+1，而addAll因为是添加的一个集合所以传的参数是size+集合的长度。
接着看这个方法的实现：
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| /**
* 计算数组最新的容量
* @param minCapacity
*/
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
//如果创建ArrayList时指定大小为0
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
//如果本次添加的大小比初始容量10大的话则不使用默认的容量10，直接使用本次添加的大小作为初始容量
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
/**
* 记录修改次数，调用扩容方法
* @param minCapacity
*/
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
//扩容
grow(minCapacity);
}
/**
* 扩容
*/
private void grow(int minCapacity) {
// 获取原来的数组长度
int oldCapacity = elementData.length;
//新容量设置为老容量的1.5倍
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
//如果新容量还不够存放本次需要添加的大小，则直接扩容到本次添加的大小
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
//如果新容量超出数组最大容量
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// 调用Arrays的复制方法更新数据缓冲池
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
//判断容量是否溢出
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
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以上就是ArrayList动态扩容的实现方式了，这里注意一下扩容是通过新建一个数组来替换原先的数组来进行的：
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| elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
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接下来看删除操作：
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| /**
* 遍历数组，找出需要删除的元素的索引，并调用删除方法
*/
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
//具体删除方法
fastRemove(index);
return true;
}
} else {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
/**
* 删除指定索引的元素
*
*/
public E remove(int index) {
//判断是否越界
rangeCheck(index);
//记录修改次数
modCount++;
E oldValue = elementData(index);
//计算需要移动的位置
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
//使用系统底层方法移动数组，将需要删除的元素放到数组最后
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
//数组长度减一，删除数组最后一个位置的元素
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
}
/*
* 删除指定元素
*/
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
}
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需要注意的是删除一个元素也是通过底层的方法实现的。
接着看get和set相对就比较简单了。
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| public E get(int index) {
//判断索引是否越界
rangeCheck(index);
return elementData(index);
}
/**
* 判断索引是否越界
*/
private void rangeCheck(int index) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
public E set(int index, E element) {
//判断索引是否越界
rangeCheck(index);
//获取此索引原先的值
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
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看了ArrayList的增删改查方法相信你已经明白了为什么一直有人告诉你ArrayList查询修改效率高而添加和删除效率低了。
ArrayList的序列化方式同样是比较有意思的，一开始看到ArrayList实现了Serializable我们就知道它是可以序列化的，但是实际存储的数组elementData却是transient，观看下方代码你就可以找到答案：
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| /**
* 将List写入s，注意先写容量，然后在写数据
* @param s
* @throws java.io.IOException
*/
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException{
// Write out element count, and any hidden stuff
int expectedModCount = modCount;
s.defaultWriteObject();
// 首先写数组容量
s.writeInt(size);
// 遍历写数组中的元素
for (int i=0; i<size; i++) {
s.writeObject(elementData[i]);
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/**
* 读取s中的List
*/
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
// Read in size, and any hidden stuff
s.defaultReadObject();
// 首先读数组容量
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();
}
}
}
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鉴于篇幅有限，本篇文章仅列出上方部分代码，ArrayList完整源码解析请看：https://github.com/shiyujun/syj-study-demo！！！
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