Java知识树 集合 ArrayList

Posted 2020-09-22

简要说明

ArrayList，实现了List接口，它是一个有序集合，即元素排列的顺序和添加元素的顺序一致，我们可以通过下面的示例代码和结构图来理解刚刚这句话。

示例代码：

List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); 
list.add(6); 
list.add(4); 
list.add(7); 
list.add(6); 
list.add(1);

结构图：

 

通过上面的结构图我们可以知道ArrayList的底层是由数组来实现的，但它与数组的区别在于ArrayList的容量会动态增长，这意味着因存储元素导致容量不足时ArrayList会自动扩大数组的容量。这一过程的细节会在源码分析阶段进行说明。

 

我们在创建ArrayList时若不指定初始容量大小，则初始容量大小会默认为10，即一个能存储10个元素的数组。^（注①）当然我们也可以根据实际的存储需要手动指定初始容量大小，见如下示例代码：

List<Integer> list = new ArrayList<Integer>(5);

请记住，即便指定了初始容量大小，当因存储元素导致容量不足时，ArrayList依然会自动扩容。那么这个扩容是否会有一个上限呢？答案是肯定的，具体细节会在源码分析阶段说明。

 

注①：在jdk1.6版本中这句话是没有问题的，但在jdk1.7版本中ArrayList()这一构造器的内部实现做了改进。可见如下源码对比：

//jdk1.6的实现
public ArrayList() {
    this(10);
}

//this(10)是调用了另外一个构造器ArrayList(int initialCapacity)
public ArrayList(int initialCapacity) {
    super();
    if (initialCapacity < 0)
        throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                           initialCapacity);
    this.elementData = new Object[initialCapacity];
}

//this.elementData就是一个用来存储元素的数组
private transient Object[] elementData;



//jdk1.7的实现
public ArrayList() {
     super();
     this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}

//EMPTY_ELEMENTDATA是一个已经初始化了的数组，不过它的容量为0
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

我们可以对jdk1.7的改进稍作分析：当调用ArrayList()时，仅初始化了数组但并未指定容量，故此时数组的长度为0，这样做也许是为了避免存储空间的浪费。若按照之前jdk1.6的做法，只要通过ArrayList()这一构造器来创建ArrayList，那么就会初始化一个容量为10的数组，如果这个ArrayList不被使用，那么这10个容量的数组就浪费了，这样的ArrayList越多，浪费的数组也就越多。采用jdk1.7的做法虽然一样初始化了数组，但并未指定容量，这样即便创建出的ArrayList不被使用，也不至于造成存储空间的浪费。对于jdk1.7的改进我们可以提出一个疑问？通过ArrayList()这一构造器来创建ArrayList，它是在什么时候指定数组容量的呢？答案是在调用add(E e)或add(int index, E element)方法时，具体的细节会在源码分析阶段进行说明。

 

ArrayList实现了RandomAccess接口，提供了随机访问功能，即可以通过索引快速访问该索引所对应的元素。那么这个随机访问又是一个怎样的过程？这个问题也会在接下来的源码分析阶段得到解答。

 

最后需要注意的是ArrayList是非线程安全的，这意味着在多线程环境下使用它是有很大风险的。因此在多线程环境下建议使用Vector来替代它。

 

 

 

源码分析（基于jdk1.6.0_45）

在创建一个ArrayList时，我们需要调用它的构造器，在不指定初始容量的情况下我们可以调用ArrayList()，如果明确了要存储的元素容量，可以调用ArrayList(int initialCapacity)来创建一个带有指定容量的ArrayList。

 

//这虽然也是ArrayList的一个构造器，但从内部实现来看，它是调用了ArrayList(int initialCapacity)这一构造器。当我们不指定数组初始容量大小时，默认传入的initialCapacity的值是10，即一个容量为10的数组。
public ArrayList() {
    this(10);
}

public ArrayList(int initialCapacity) {
    super();
    if (initialCapacity < 0)
        throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                           initialCapacity);
    this.elementData = new Object[initialCapacity];
}

//用于存储元素的数组，当ArrayList的构造器被调用时进行初始化
private transient Object[] elementData;

 

 

 

 

--------------------未完，待更新--------------------