java集合核心源码01——ArrayList

Posted 2021-01-27 自带锋芒

首先呢，对于ArrayList，相当于一个动态数组，里面可以存储重复数据，并且支持随机访问，不是线程安全的。对于更多的底层东西，且听分解。

打开源码，先看继承了哪些类，实现了哪些接口，然后继承的这些类或接口是否还有父类，一直深挖到顶部

 

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

可以看出，ArrayList集合继承了AbstractList类，实现了List,RandomAccess,Cloneable,Serializable这一系列接口，一个一个分析。

 

其中呢AbstractList类最终也是实现了Collection接口，List也是继承了Collection接口，同时呢Collection接口继承了Iterable接口。

对于Iterable接口呢，源码中解释说，for-each循环可以与任何实现了Iterable接口的对象一起工作，就是说该集合可以使用for-each循环。

对于Cloneable,Serializable这两个接口，代表该类支持克隆和序列化。

对于RandomAccess，实现了该接口，那么该类就支持快速的随机访问。LinkedList就没有实现该接口，需要用迭代器进行遍历。

对于AbstractList类，里面有一个属性modCount,这个属性主要是由集合的迭代器使用的，在迭代的过程中，会检查当前的List的modCount和自己保存的比较，是否发生了变化(变化是指该集合是否被其他线程并发修改)，如果发生变化，就抛出java.util.ConcurrentModificationException异常，这种行为就是fail-fast机制

 

接下来，我们真正的走进ArrayList源码：

 transient Object[] elementData;

首先，ArrayList底层也是封装的一个数组，这个数组是被transient关键字修饰的，代表对象的临时数据，持久化对象时，不需要维持，所以不需要参与序列化，即用该关键字修饰。(该关键字修饰的实例变量不参与序列化)

然后呢，看一下ArrayList有哪些构造器：

　　private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;//默认容量大小为10
　　private int size;//提供私有变量保存数组的长度
　　/**
　　*接收一个int型的整数，初始化数组容量
　　*/
　　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);
        }
    }

    /**
     * 不接收任何参数，采用默认容量10
     */
    public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

    /**
     * 接收一个Collection类型的集合，把集合的元素复制到数组中
     * 
     */
    public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        elementData = c.toArray();
        if ((size = elementData.length) != 0) {
            if (elementData.getClass() != Object[].class)
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
        } else {
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    }

 

另外呢讲一下ArrayList的扩容：

ensureCapacity()方法是用来首先计算出一个最小扩展的容量minExpand，然后所需要的最小容量和最小扩展容量相比较，如果大于，就会进入ensureExplicitCapacity方法，也是进行判断后，然后进入主要的方法grow方法，计算新的容量大小为旧容量+旧容量/2(右移一位相当于除以2)即为原来长度的1.5倍，为什么是1.5倍呢？因为由实验可得出，1.5倍不会浪费太大的内存。

private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

 private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

public void ensureCapacity(int minCapacity) {
        int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) ? 0 : DEFAULT_CAPACITY;
        if (minCapacity > minExpand) {
            ensureExplicitCapacity(minCapacity);
        }
    }
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

    private void grow(int minCapacity) {
        int oldCapacity = elementData.length;
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

    private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }

 

除此之外呢，还有一个方法，这个方法是来判断数组中元素个数和数组长度的，来进行适时的释放内存空间，适时的调用此方法减少内存占用：

 public void trimToSize() {
        modCount++;
        if (size < elementData.length) {
            elementData = (size == 0)
              ? EMPTY_ELEMENTDATA
              : Arrays.copyOf(elementData, size);
        }
    }

 

从源码中可以看出，ArrayList没有实现任何的同步，所以不是线程安全的，其他的添加，删除方法可以自行点开源码查看，相应的很简单。