ArrayList 源码分析（未完待续）

Posted 2020-11-25 xiaosisong

首先ArrayList 底层是数组结构的。数组结构意味着  大数量的增加和删除比较慢，查询会比较快。

期次arrayList不是线程安全的。

 继承了AbstractList  和 实现了io list randomAccess serializable等接口

jdk7与jdk8对比

jdk8：

ArrayList中维护了Object[] elementData，初始容量为0.
第一次添加时，将初始elementData的容量为10
再次添加时，如果容量足够，则不用扩容直接将新元素赋值到第一个空位上
如果容量不够，会扩容1.5倍

jdk7:

ArrayList中维护了Object[] elementData，初始容量为10.
添加时，如果容量足够，则不用扩容直接将新元素赋值到第一个空位上
如果容量不够，会扩容1.5倍

jdk7和jdk8区别：
jdk7 相当于饿汉式，创建对象时，则初始容量为10
jdk8 相当于懒汉式，创建对象时，并没有初始容量为10，而在添加时才去初始容量为10

/*
 * 用数组实现的集合，支持随机访问，元素有序且可以重复
 * RandomAccess(ArrayList) 支持快速随机访问，使用for循环更加快速
 * LinkedList 使用 iterator迭代器更加 快速
 * RandomAccess 这是一个标记接口，一般此标记接口用于 List 实现，以表明它们支持快速（通常是恒定时间）的随机访问。
 * 该接口的主要目的是允许通用算法改变其行为，以便在应用于随机或顺序访问列表时提供良好的性能
 * 包含类中的基础属性和3个构造方法
 */
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
 /**
     * 默认长度  10
     */
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    /**
     * 默认空的数组
     */
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    /**
     * ArrayList中的元素  是Object[]类型的数组
     */
    transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
    /**
     * 动态数组的实际大小 ，默认为0
     * @serial
     */
    private int size;
     /**
     * 最大数组容量2147483639
     */
    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
    /**
     * 集合长度构造函数
     */
    public ArrayList(int initialCapacity) {
        super();
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        this.elementData = new Object[initialCapacity];
    }
    /**
     * 无参构造函数，设置元素数组为空 注意此时初始容量是0，而不是大家以为的 10
     */
    public ArrayList() {
        super();
        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
    /**
     * 集合参数构造函数
     */
    public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        elementData = c.toArray(); // 转化为数组
        size = elementData.length;
        // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
        if (elementData.getClass() != Object[].class) //是否成功转化为Object类型数组
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); //不为Object数组的话就进行复制
    }

1)add(E)；//默认直接在末尾添加元素

/**
 * 新增元素
 */
public boolean add(E e) {
    //赋值初始长度  或者扩容,新增元素，当前实际size+1的长度
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        //添加元素
        elementData[size++] = e;
        return true;
}
    /**
     * 确保elemenData数组有合适的大小
     * 如果元素为空，则复制长度默认为10 或者更大*/
    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
            if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) {//如果数组为空，则从size+1的值和默认值10中取最大的
                    minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
            }
            ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }
/**
* 确保elemenData数组有合适的大小
* 如果长度大于元素长度则扩容
 */
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    //记录修改次数，迭代中不一致会触发fail-fast机制,因此在遍历中删除元素的正确做法应该是使用Iterator.remove()
    modCount++;
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity); //扩容
}
/**
 * 扩容
 */
private void grow(int minCapacity) {
    int oldCapacity = elementData.length; // 旧容量
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 新容量为旧容量的1.5倍
    if (newCapacity - minCapacity < 0) // 新容量小于参数指定容量，修改新容量
        newCapacity = minCapacity;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)  // 新容量大于最大容量
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // 指定新容量
    // minCapacity is usually close to size, so this is a win:  拷贝扩容
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
    //如果小于0 就报错，如果大于最大值 则取最大值
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
    if (minCapacity < 0) // overflow
        throw new OutOfMemoryError();
    return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
        Integer.MAX_VALUE :
        MAX_ARRAY_SIZE;
}

2)add(int index, E element)；//给指定下标，添加元素

/**
 * 给指定下标，添加元素
 */
public void add(int index, E element) {
    //判断下标是否越界
    rangeCheckForAdd(index);
    //赋值初始长度  或者扩容
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    //将源数组中从index位置开始后的size-index个元素统一后移一位
    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                     size - index);
    //赋值
    elementData[index] = element;
    size++;
}
/**
 * 判断下标是否越界
 */
private void rangeCheckForAdd(int index) {
    if (index > size || index < 0)
        throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
/**
 *     src:源数组
 * 　　srcPos:源数组要复制的起始位置
 * 　　dest:目的数组
 * 　　destPos:目的数组放置的起始位置
 * 　　length:复制的长度
 * 　　注意：src 和 dest都必须是同类型或者可以进行转换类型的数组
 */
public static native void arraycopy(Object src,  int  srcPos,
                                    Object dest, int destPos,
                                    int length);

 正常情况下会扩容1.5倍，特殊情况下（新扩展数组大小已经达到了最大值）则只取最大值。

 

1)remove(int index); //根据指定下标 删除元素

/**
 * 根据指定下标 删除元素
 */
public E remove(int index) {
    //判断索引是否越界
    rangeCheck(index);
    modCount++;
    //获取旧元素
    E oldValue = elementData(index);
    //将数组elementData中index位置之后的所有元素向前移一位
    int numMoved = size - index - 1;
    if (numMoved > 0)
        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                         numMoved);
    //将原数组最后一个位置置为null，由GC清理
    elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
    return oldValue;
}     

 

ArrayList总结

1）ArrayList可以存放null，本质是Object[]类型的数组。
2）ArrayList区别于数组的地方在于能够自动扩展大小，其中关键的方法就是gorw()方法。
3）ArrayList由于本质是数组，所以它在数据的查询方面会很快，而在插入删除这些方面，性能下降很多，
有移动很多数据才能达到应有的效果，而LinkedList则相反。
4）ArrayList实现了RandomAccess，所以在遍历它的时候推荐使用for循环。
5）初始化数组时推荐给初始长度，反复扩容会增加时耗，影响性能效率。
6)   Arrays工具类用来处理数组的工具类，Arrays.asList()方法返回的 ArrayList 数组是一个定长列表，
7)   我们只能对其进行查看或者修改，但是不能进行添加或者删除操作，不能执行影响长度的操作，
8)   因为此ArrayList是Arrays中内部静态类，只实现了部分查看修改方法，添加和删除方法是
9)   继承AbstractList父类的空方法，此ArrayList非彼ArrayList。

来源：https://blog.51cto.com/hackerxian/2426030