ArrayList代码分析

Posted 2020-10-13 虚空假面

集合算是java中最常用的部分了，阅读该部分jdk代码可以让我们更加清楚的了解其实现原理，在使用时也能心中有数，有利于写出高质量的代码。

ArrayList

底层数组实现，初始长度10，超过长度后的自增实际是数组拷贝，拷贝用的System.copy()调用了本地方法，效率相对较高。

通过add(E e)方法进行查看：

public boolean add(E e) {
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // 确认容量，看下一个位置是不是没了
    elementData[size++] = e;  // 容量允许的话，放在当前元素的下一个位置
    return true;
}

确认容量的方法：

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { // 如果当前数组为空
        minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); // 数组容量取 默认容量跟给定数据的较大者
    }
    ensureExplicitCapacity(minCapacity);  // 确定明确的容量数值
}

　　这里要了解的是两个变量的初始值：

private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
transient Object[] elementData;
public ArrayList() {
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}

　　可以看到，elementData这个初始值是个null，但ArrayList创建的时候进行了赋值，因此这里有这个(elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)判断。

　　确定明确数值的方法：

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    modCount++; // 这个字段跟并发有关，稍后解释
    // overflow-conscious code
    if (minCapacity - elementData.length > 0)   //给定值大于数组长度
        grow(minCapacity);
}

　　长度增长方法：

private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length; 
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 新长度为原来的+原来的一半（初始10，变为15）
    if (newCapacity - minCapacity < 0)   // 加一半后长度还是不够，则用传递过来的数值(addAll来说，就是原长度+新集合长度)
        newCapacity = minCapacity;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)  // 一般较少用到，这个数组已经十亿左右的级别了，太大了
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

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解释：

按代码分析，新增一个元素，调用add方法，如果长度没超出，那么就在数组下个位置放置该元素，如果超出了，按照当前长度的一半增长（其实不是严格一半，比如长度是15的时候，下次增长长度为15(1111)右移一位为111=7）。新增的如果是一个集合，则根据原数组长度跟新集合的长度得出需要的最小容量，在grew方法中如果当前长度增长一半超过了计算出的容量，则用增长一半的长度，否则用计算的容量；而且，如果新容量到了十亿级别，则进行最大容量判断是否增长为Integer.MAX_VALUE。

这里有个内置的变量，private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;为什么-8呢，注释写的很清楚：

/**
 * The maximum size of array to allocate.
 * Some VMs reserve some header words in an array.
 * Attempts to allocate larger arrays may result in
 * OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
 */

就是说有些虚拟机会预留出一定长度作为数组的一些头信息，所以数组最大长度达不到Integer的最大值2~32-1 = 2147483647(21亿..)左右，这个-8是为了避免内存溢出。

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一些其它的内容：

modCount只记录arraylist被修改次数，在每次添加修改删除的时候进行+1，参数名称也是modifyCount修改计数的意思；这个参数的作业就是在多线程并发的时候，由于arraylist不是线程安全的，在当前线程进行遍历等操作的时候，如果其它线程修改了程序，那么当前线程能检测到该参数发生变化，会报异常。