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前面已经讲解集合中的 HashMap 并且也对其中使用的红黑树结构做了对应的说明，这次就来看下简单一些的另一个集合类，也是日常经常使用到的 ArrayList，整体来说，算是比较好理解的集合了，一起来看下
前言
jdk 版本：1.8
类定义
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable- 继承了
AbstractList，实现了 List，提供对数组队列的增删改查操作 - 实现 RandomAccess 接口，提供随机访问功能
- 实现 Cloneable 接口，提供克隆功能
- 实现 Serializable 接口，支持序列化，方便序列化传输
变量说明
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
/**
* 默认的初始化容量
* 这里和 HashMap 初始容量不同，默认 10
* 有些面试官可能问，虽然我感觉没必要记这玩意
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/**
* 空集合，在构造函数中看说明
*/
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* 默认容量大小的空集合，这里和上边一样，但是第一次添加的时候会自动扩容到默认容量，看构造函数的说明
*/
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
* The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any
* empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
* will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
*
* 基于数组实现容量大小变化，上边注释也说了第一次添加元素时，将容量扩展到 DEFAULT_CAPACITY
* 更详细的接着往下看
*/
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
/**
* 数组长度，即 arraylist 的长度
*/
private int size;
/**
* 最大数组长度限制
*/
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;从上边变量定义也能看出来 ArrayList 本质上是基于 Object[] 实现，故方法上的操作都是基于数组来进行
构造方法
从构造方法中能看出：
- 如果不设置初始化容量或者初始化赋值集合则 elementData 赋值为空数组而不是默认容量为 10 的数组
/**
* 无参构造方法，初始化为默认空数组
*/
public ArrayList() {this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;}
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {elementData = c.toArray();
// 原集合不为空，则进行复制
if ((size = elementData.length) != 0) {// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
/**
* 官方 bug
* c.toArray() 返回类型取决于其实际类型
* 查了下，应该是调用子类的 toArray（重写）方法返回具体的类型
* 自己多想下也明白了，父类保存了子类的数组对象，这里需要调整成 Object[]
* 不明白的自己 Google 下
*/
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
// 原集合为空，elementData 赋值为空数组
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
/**
* 初始化容量 代码比较简单
*/
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);
}
}
重要方法
add
每次增加元素时会通过 ensureCapacityInternal 进行容量大小的验证，不满足则进行扩容操作，通过 grow 方法进行扩容操作，在允许的范围上扩容为原来的 1.5 倍
/**
* 增加元素
*/
public boolean add(E e) {ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
/**
* 确认容量
*/
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
/**
* 计算容量
* elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
* 在这里进行了初始化判断
* 最小容量为 10
*/
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
/**
* 修改次数记录 modCount，容量是否扩容判断
*/
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
/**
* 扩容
*/
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
// 右移操作扩容为原来的 1.5 倍（位移操作，自己试下就明白）int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
// 比较最小值
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
// 比较最大值
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
/**
* 大容量值处理
*/
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
// 溢出抛出异常
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
// 计算超出时取值判断
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
/**
* 将 element 插入 index 的位置
*/
public void add(int index, E element) {rangeCheckForAdd(index);
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
// native 方法实现拷贝
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}addAll
/**
* 先对集合容量进行检查，记录修改次数，调用 arraycopy 将旧数组元素拷贝到新数组元素中
*/
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount
System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
/**
* 和上边不同之处在于将数组拷贝到新数组 index 位置，其后元素依次排序
*/
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {rangeCheckForAdd(index);
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount
int numMoved = size - index;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
numMoved);
System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}clear
/**
* 清空
*/
public void clear() {
modCount++;
// clear to let GC do its work
// 注释上也写明了原因，置空为了让 GC 工作，回收空间
for (int i = 0; i < size; i++)
elementData[i] = null;
size = 0;
}contains
/**
* 判断某个元素是否在集合中
*/
public boolean contains(Object o) {return indexOf(o) >= 0;
}
/**
* 返回元素在集合中的首个索引（从小到大）* 主要是判空区分
*/
public int indexOf(Object o) {if (o == null) {for (int i = 0; i < size; i++)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {for (int i = 0; i < size; i++)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}get
/**
* 获取索引为 index 的元素，先检查索引值, 再调用 elementData 方法
*/
public E get(int index) {rangeCheck(index);
return elementData(index);
}iterator
/**
* 返回迭代器 内部类实现
*/
public Iterator<E> iterator() {return new Itr();
}
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor; // index of next element to return
int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
int expectedModCount = modCount;
Itr() {}
public boolean hasNext() {return cursor != size;}
/**
* 获取索引为 cursor 的元素，并置 cursor = cursor + 1，方便下次调用，lastRet 记录当前返回的元素索引
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1;
return (E) elementData[lastRet = i];
}
/**
* 移除当前 lastRet 对应元素，cursor 置为 lastRet，修改次数修改
*/
public void remove() {if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {ArrayList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/**
* jdk 1.8 新增接口，调用 accept 接口对每个元素执行动作
*/
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) {Objects.requireNonNull(consumer);
final int size = ArrayList.this.size;
int i = cursor;
if (i >= size) {return;}
final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length) {throw new ConcurrentModificationException();
}
while (i != size && modCount == expectedModCount) {consumer.accept((E) elementData[i++]);
}
// update once at end of iteration to reduce heap write traffic
cursor = i;
lastRet = i - 1;
checkForComodification();}
/**
* 检查
*/
final void checkForComodification() {if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();}
}lastIndexOf
/**
* 返回匹配对象的首个索引（从大到小）*/
public int lastIndexOf(Object o) {if (o == null) {for (int i = size-1; i >= 0; i--)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {for (int i = size-1; i >= 0; i--)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}remove
/**
* 删除索引为 index 的元素
*/
public E remove(int index) {rangeCheck(index);
// 修改记录 +1
modCount++;
E oldValue = elementData(index);
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
// 使用 arraycopy 重新整理集合
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
}
/**
* 根据给定的元素删除，这里看源码也能发现，只删除第一个匹配成功的元素即返回
*/
public boolean remove(Object o) {if (o == null) {for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {fastRemove(index);
return true;
}
} else {for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}removeAll
/**
* 移除所有和参数集合相同的元素
*/
public boolean removeAll(Collection<?> c) {Objects.requireNonNull(c);
return batchRemove(c, false);
}
private boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement) {final Object[] elementData = this.elementData;
int r = 0, w = 0;
boolean modified = false;
try {for (; r < size; r++)
// 将保留的数据写回 elementData
if (c.contains(elementData[r]) == complement)
elementData[w++] = elementData[r];
} finally {
// Preserve behavioral compatibility with AbstractCollection,
// even if c.contains() throws.
if (r != size) {
System.arraycopy(elementData, r,
elementData, w,
size - r);
w += size - r;
}
if (w != size) {
// clear to let GC do its work
for (int i = w; i < size; i++)
// 清理为空的数据
elementData[i] = null;
modCount += size - w;
size = w;
modified = true;
}
}
return modified;
}set
/**
* 设置索引为 index 的值为 element
*/
public E set(int index, E element) {rangeCheck(index);
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
return oldValue;
}toArray
/**
* 将 list 元素拷贝返回
*/
public Object[] toArray() {return Arrays.copyOf(elementData, size);
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public <T> T[] toArray(T[] a) {if (a.length < size)
// Make a new array of a's runtime type, but my contents:
return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());
System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}subList
/**
* 获取子数组，内部类实现，子数组只是引用了原来的数组，因此改变子数组，相当于改变了原来的数组
* 子数组不再详细说明，ArrayList 类相似，只是多了几个成员变量，来限制范围
* 源码部分自行查看
*/
public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size);
return new SubList(this, 0, fromIndex, toIndex);
}总结
整体来看 ArrayList 源码还是比较简单的，从源码部分也能注意到几个点：
- ArrayList 是基于数组实现的集合类
- Object 数组可以存放 null
- 非线程安全，如需并发线程安全类需使用对应的线程安全包装类保证
- 如已经确定容量大小，可以提前初始化设置好对应容量以减少中间扩容带来的损耗
总的来说，还是相对比较简单了，希望对各位有所帮助，如有错误，欢迎指正，谢谢
正文完
