从JDK源码学习Arraylist

Posted 2021-03-01 tr1ple

从今天开始从源码去学习一些Java的常用数据结构，打好基础:)

Arraylist源码阅读：

jdk版本：1.8.0

首先看其构造方法：

构造方法一：

第一种支持初始化容量大小，其中声明一个对象数组，赋值给this.elementdata

构造方法二：

第二种无参构造函数，即不指定初始容量大小，则默认赋值this.elementdata为一个空的对象数组，但是由注释可以看到其无参构造实际上初始容量为10

 

在elementData的注释中也说了该变量是实际存储Arrylist数据的存储结构，任何空的arraylist，当第一次被调用add放进元素时，将会扩充容量为default_capacity也就是10

 

 

 

 

看看其add方法，因为arraylist也是有序的，因此加入的元素在列表尾部，在添加元素之前，调用ensureCapacityInternal，确保内部容量大小

在ensureCapacityInternal中将判断当前的elementdata的值是否为空数组，若为空则赋值minCapacity为默认容量和入口参数minCapacity的较大值，然后进一步调用ensureExplicitCapacity明确容量大小

 

在ensureExplicitCapacity中，modCount自增，判断当前最小容量和arraylist的实际元素个数差值若大于零，则调用grow函数来进行实际的容量扩充

 

 

扩容函数grow先取到当前arraylist的实际长度，然后将其扩大1.5倍，然后判断该值和最小容量的大小，若扩充1.5倍小于所需要的最小容量，则赋值新的容量为需要的最小容量，此时并判断是否产生溢出情况，也就是注释里面的overflow conscious mode的含义，所以arraylist不是无限扩容，看下其max_array_size的值

 

数组最大值为integer.max_value-8，也就是2的31次-1-8

至于为什么要-8，这里有些vm要存储其最大值的大小需要八个字节，如下图所示

 

 如果扩充的新容量比max还大，则调用hugeCapacity，判断最小的容量和2的31次-1的大小，若大于则赋值max_value,否则说明此时最小容量介于max_value-8和max_value之间，则赋值为max_value-8

 

然后调用Array.copyof将旧的arraylist中的值拷贝到新的扩充后的arraylist中，所以默认空数组的add操作后容量即为10

构造方法三：

可以传递任何实现了Collection接口的类，其调用collection的toarray方法返回一个对象数组，也就是将集合中的元素以对象数组形式返回，toarray的注释里也说明了这个方法是array和collection的桥梁

 

 

 为了防止重写toArray方法返回的并不是对象数组，因此这里判断一下elementData的类是否是对象数组，如果不是的话，则将element中的数组copy到对象数组中

比如有MySubClass是MyClass的子类。
Collection<MyClass> myCollection;  //myCollection里有很多元素。
Collection<MySubClass> mySubCollection;  //mySubCollection里有很多元素。
ArrayList<MyClass> myList = new ArrayList<MyClass>(myCollection);
也可以：
ArrayList<MyClass> myList = new ArrayList<MyClass>(mySubCollection);

意思就是这里用extends e，来指定定义一个父类的arraylist，则其所有子类的集合都能放进该父类的arraylist，从而编译器才能够知道放入的元素都是满足？也就是，初始定义arraylist的类型声明

关于线程安全：

 上面遗留了一个modcount++的自增操作的解释，看一下jdk对modcount的解释

 该参数是对arraylist容量大小修改的次数，也就是删减元素改变大小时可能会使正常的迭代过程出现错误，那么针对单线程而言，不存在又读又写，但在多线程情况下，可能存在读写同时进行的操作，参考知乎一个很精简明确的答案，看完真的是一目了然，如果结构发生变化则抛出ConcurrentModificationException

 

 通过调用上面这个方法来判断是否结构发生变化，调用add remove时都将修改modcount，通过迭代时先保存一份modcount，若迭代过程中再取modcount和保存的值不等则抛出异常

总结：

①.初始不指定容量时设置为10

②.每次扩充为实际长度的1.5倍与所需最小容量比较

③.arraylist是非线程安全的

④.其最大值为2的31次-1

⑤.为避免连续扩容消耗内存，能初始化容量大小尽量指定容量

⑥.为啥会非线程安全，因为方法内部并非原子操作

 

参考：

https://zhuanlan.zhihu.com/p/72296421  hashmap

https://zhuanlan.zhihu.com/p/73283922  linkedhashmap

https://zhuanlan.zhihu.com/p/72463637 hashset

https://zhuanlan.zhihu.com/p/72156592 arraylist

https://www.jianshu.com/p/f174d49b391c

https://www.cnblogs.com/LiaHon/p/11089988.html 

https://blog.csdn.net/u012859681/article/details/78206494 线程安全问题