java-ArrayList源码简单浅析
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AmeeLove
ArrayList源码简单浅析
ArrayList 应该是开发中用的最多的集合对象了，ArrayList是可以动态增长和缩减的索引序列，它是基于数组实现的List类。
一些定义
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
//默认容量大小
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
// 默认空的数组
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
//默认空容量的数组
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
//维护的数组，用来存入元素
transient Object[] elementData;
// 实际元素个数
private int size;
构造方法
//无参数的构造方法 初始化数组为空
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
//带容量参数的构造方法
public ArrayList(int initialCapacity) {
//判断容量是否大于0
if (initialCapacity > 0) {
//new 一个initialCapacity 大小的数组
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {
//初始化为空数组
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
} else {
//initialCapacity 小于0 抛出异常
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}
//带集合的构造方法
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
//将集合转换为数组 并赋值给当前的容器数组
elementData = c.toArray();
//判断长度是不是为空
if ((size = elementData.length) != 0) {
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
//这里判断返回值是否为Object类不是就赋值复制
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
// replace with empty array. 如果是Object就赋值为空数组
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
这里主要是list.toArray()实现方式不一样，导致返回的数组真实类型不一样
//java.util.Arrays$ArrayList
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public <T> T[] toArray(T[] a) {
int size = size();
if (a.length < size)
return Arrays.copyOf(this.a, size,
(Class<? extends T[]>) a.getClass());
System.arraycopy(this.a, 0, a, 0, size);
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}
//java.util.ArrayList
public Object[] toArray() {
return Arrays.copyOf(elementData, size);
}
add方法
public boolean add(E e) {
//操作次数+1
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
ensureCapacityInternal
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
//判断当前是不是空
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
//如果是就DEFAULT_CAPACITY =10 ，minCapacity=size+1第一次是1 取大值和所以第一次 minCapacity =10
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
//第二次 elementData 不是空 minCapacity =size+1,
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
//修改次数+1
modCount++;
//第一次10 -10不会执行
// overflow-conscious code
//第二次，elementData不是空的数组了
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
minCapacity如果大于了实际elementData的长度，那么就说明elementData数组的长度不够用，不够用那么就要增加elementData的length。这里有的同学就会模糊minCapacity到底是什么呢，这里给你们分析一下：
- 第一种情况：由于elementData初始化时是空的数组，那么第一次add的时候，minCapacity=size+1；也就minCapacity=1，在上一个方法(确定内部容量ensureCapacityInternal)就会判断出是空的数组，就会给
将minCapacity=10，到这一步为止，还没有改变elementData的大小， - 第二种情况：elementData不是空的数组了，那么在add的时候，minCapacity=size+1；也就是minCapacity代表着elementData中增加之后的实际数据个数，拿着它判断elementData的length是否够用，如果length
不够用，那么肯定要扩大容量，不然增加的这个元素就会溢出。 - grow 扩容量 1.5倍
private void grow(int minCapacity) {
// 获取数组的长度
int oldCapacity = elementData.length;
//新长度=旧长度+旧长度/2
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
//判断新长茺-最小的是否小于0
if (newCapacity - minCapacity < 0)
//小于0，说明新长度还是不够，直接赋值minCapacity
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
//大于0
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
//复制整个数组的元素到新数组，并赋值加原数组
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
- hugeCapacity
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
//判断是容量是否正常量
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
//如果比最大允许的容量还大就取Integer最大值，否则就使用MAX_ARRAY_SIZE
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE;
}
添加元素完成
public void add(int index, E element) 添加到指定位置
public void add(int index, E element) {
//较验下标是允许的范围内
rangeCheckForAdd(index);
//判断是否要扩容 上面的步骤
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
//从下标index+1的开始的元素向后移到一位
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
//赋值
elementData[index] = element;
//元素大小+1
size++;
}
- rangeCheckForAdd
private void rangeCheckForAdd(int index) {
//下标是否小于0 或者比元素个数还大 抛出下标越界异常 IndexOutOfBoundsException
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private String outOfBoundsMsg(int index) {
return "Index: "+index+", Size: "+size;
}
set方法
public E set(int index, E element) {
// 较验下标是允许的范围内
rangeCheck(index);
//找到下标的元素
E oldValue = elementData(index);
//赋值为新值
elementData[index] = element;
//返回旧值
return oldValue;
}
- elementData
这个就是数组[index]
@SuppressWarnings("unchecked")
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}
包含 contains
public boolean contains(Object o) {
//大于0就说明找到
return indexOf(o) >= 0;
}
indexOf
//循环查找 找到就返回索引，找不到返回-1
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;
}
size
public int size() {
//返回元素的个数
return size;
}
public boolean isEmpty() {
//元素个数是否为空
return size == 0;
}
remove(int index)
下标较验
private void rangeCheck(int index) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
- remove
public E remove(int index) {
//判断索引下标是否正常
rangeCheck(index);
//修改次数+1
modCount++;
//获取这个下标上的元素
E oldValue = elementData(index);
//要移动的长度 元素个数-下标索引-1
// 比如：1,2,3,4,5 ,6 index是3 (值是4) size 6, 6 -3 -1 移动2位
int numMoved = size - index - 1;
//判断是否大于0，如果是最后一位就不用
if (numMoved > 0)
//从下标+1位，向前移动1位，移动的长度是numMoved
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
//元素最后一位赋值为空，并且数量-1
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
//返回旧值
return oldValue;
}
remove(Object obj)
和上面的原理基本相同，但是要先找到这个元素的下标索引
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;
}
- fastRemove
private void fastRemove(int index) {
modCount++;
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
}
clear 方法清空数组
public void clear() {
modCount++;
// clear to let GC do its work
for (int i = 0; i < size; i++)
//每个值都设置为空
elementData[i] = null;
//最后元素个数设置为0
size = 0;
}
transient Object[] elementData;
transient 标记的字段表示序列化是不参与序列化，但ArrayList又实现的Serializable接口
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
实际上ArrayList重写了序列化、反序列化方法
因为elementData会扩容量,如果直接序列化会写入很多NULL值，这时只序列化，实际的元素个数，反序列化也一样
先把元素个数写入，再循环写入每个元素
反序列化，先读取元素个数，再循环读出每个元素
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException{
// Write out element count, and any hidden stuff
int expectedModCount = modCount;
s.defaultWriteObject();
// Write out size as capacity for behavioural compatibility with clone()
//这里先把元素个数写入
s.writeInt(size);
// Write out all elements in the proper order.
for (int i=0; i<size; i++) {
s.writeObject(elementData[i]);
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
// Read in size, and any hidden stuff
s.defaultReadObject();
// Read in capacity
s.readInt(); // ignored
if (size > 0) {
// be like clone(), allocate array based upon size not capacity
ensureCapacityInternal(size);
Object[] a = elementData;
// Read in all elements in the proper order.
for (int i=0; i<size; i++) {
a[i] = s.readObject();
}
}
}
