ArrayList
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有腹肌的豌豆Z
名词解释
- ArrayList是集合的一种实现，实现了接口List，List接口继承了Collection接口。Collection是所有集合类的父类
- ArrayList 是 java 集合框架中比较常用的数据结构了。继承自 AbstractList，实现了 List 接口。
- 底层基于数组实现容量大小动态变化。
- 允许 null 的存在。同时还实现了 RandomAccess、Cloneable、Serializable 接口，所以ArrayList 是支持快速访问、复制、序列化的。
成员变量
/**
* The size of the ArrayList (the number of elements it contains).
* 注意： size 是指 elementData 中实际有多少个元素，而 elementData.length 为集合容量，表示最多可以容纳多少个元素。
*/
private int size;
transient Object[] elementData;
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = new Object[0];
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = new Object[0];
/**
* Default initial capacity.默认初始容量大小为 10;
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
构造函数
/**
* Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
* 这里创建了一个默认容量为10的list
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
/**
* 创建一个自定义大小的list
*/
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);
}
}
/**
* 可以传递任何实现了Collection接口的类
*/
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray();
if ((size = elementData.length) != 0) {
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
// replace with empty array.
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
定义一个ArrayList
//默认创建一个ArrayList集合
List<String> list = new ArrayList<>();
//创建一个初始化长度为100的ArrayList集合
List<String> initlist = new ArrayList<>(100);
//将其他类型的集合转为ArrayList
List<String> setList = new ArrayList<>(new HashSet());
- 当调用new ArrayList<>()时，将一个空数组{}赋值给了elementData，这个时候集合的长度size为默认长度0。
- 当调用new ArrayList<>(100)时，根据传入的长度，new一个Object[100]赋值给elementData，当然如果玩儿的话，传了一个0，那么将一个空数组{}赋值给了elementData。
- 当调用new ArrayList<>(new HashSet())时，根据源码，我们可知，可以传递任何实现了Collection接口的类，将传递的集合调用toArray()方法转为数组内赋值给elementData。
ArrayList常用方法
1. add(E element)
- 我们通过源码来看一下add("白骨精")到底发生了什么
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
- 首先通过 ensureCapacityInternal(size + 1) 来保证底层Object[]数组有足够的空间存放添加的数据，然后将添加的数据存放到数组对应的位置上，我们看一下是怎么保证数组有足够的空间？
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
private void ensureExplicitCapacity(int var1) {
++this.modCount;
if (var1 - this.elementData.length > 0) {
this.grow(var1);
}
}
- 这里首先确定了Object[]足够存放添加数据的最小容量，然后通过 grow(int minCapacity) 来进行数组扩容
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
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);
}
2. set(int index, E element)
- 因为ArrayList底层是由数组实现的，set实现非常简单，调用 set(8, "猪八戒") 通过传入的数字下标找到对应的位置，替换其中的元素，前提也需要首先判断传入的数组下标是否越界。将“猕猴王”替换为“猪八戒”。
public E set(int index, E element) {
rangeCheck(index);
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
//返回值“猕猴王”，当前数组中数据：
return oldValue;
}
3. get(int index)
- ArrayList中get方法也非常简单，通过下标查找即可，同时需要进行了类型转换，因为数组为Object[]，前提是需要判断传入的数组下标是否越界。
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
return elementData(index);
}
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}
4. remove(int index)
- 首先说一下ArrayList通过下标删除的方法，我们看一下源码
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue = elementData(index);
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
return oldValue;
}
- 通过源码我们可以看到首先获取了待删除的元素，并最终返回了。其次计算了数组中需要移动的位数 size - index - 1，那么很明显我们可以得出待删除的是最后一个元素的话，移到位数为0，否则移动位数大于0，那么通过数组元素的拷贝来实现往前移动相应位数。
5. remove(Object o)
- 删除ArrayList中的值对象，其实和通过下标删除很相似，只是多了一个步骤，遍历底层数组elementData，通过equals()方法或 == （特殊情况下）来找到要删除的元素，获取其下标，调用remove(int index)一样的代码即可。
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;
}
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
}
6.size() : 获取集合长度，通过定义在ArrayList中的私有变量size得到
public int size() {
return size; // 成员变量
}
7.isEmpty()：是否为空，通过定义在ArrayList中的私有变量size得到
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
8.contains(Object o)：是否包含某个元素，通过遍历底层数组elementData，通过equals或==进行判断
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) >= 0;
}
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;
}
9.clear()：集合清空，通过遍历底层数组elementData，设置为null
public void clear() {
modCount++;
// clear to let GC do its work
for (int i = 0; i < size; i++)
elementData[i] = null;
size = 0;
}
