java.util.Collection包之ArrayList源
2018-09-10 本文已影响0人
月悠扬
1、ArrayList简介
ArrayList属于java.util的类，底层是基于数组实现的，其实就是一个动态数组。继承自AbstractList，AbstractList继承自AbstractCollection，而AbstractCollection继承自Collection。
接下来，将从源码级别解读ArrayList的实现原理。
2、源码
/**
* 默认数组大小java.util.Collection包之ArrayList源码解读（基于jdk18）
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/**
* 空的数组，初始化为空的时候会赋值
*/
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* 用于缺省大小的共享空数组实例
*/
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
/**
* 大小
*/
private int size;
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
这些字段等看完源码解读以后就明白意思了。
2.1 构造函数
想要初始化一个ArrayList就需要用到构造函数，接下来看下构造函数都有哪些。
/**
* 构造函数1
* @param initialCapacity
*/
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);
}
}
/**
* 构造函数2
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
/**
* 构造函数3
* @param c
*/
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray();
if ((size = elementData.length) != 0) {
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 62606
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].cla
} else {
// replace with empty array.
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
不难发现想要初始化一个ArrayList可以通过三种方式，接下来一一解读。
2.1.1、构造函数2
（构造函数2）为默认构造函数。
初始化过程是将缺省的DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA赋值给了elementData。
因此使用该方法初始化ArrayList的话，此时ArrayList的elementData的长度为0。
2.1.2、构造函数1
传入一个arrayList的大小，并初始化一个该大小的数组。
2.1.3、构造函数3
该方法，首先把传入的集合，转成数组，复制给elementData，并且计算size，将size赋值为elementData.length。
如果传入的集合不为空，则会验证一下数组的getClass是否等于Object，如果不等于则会重新强转一遍，至于为什么这样做，jdk中有注释c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
see 6260652 这个编号代表JDK bug库中的编号。可以去官网查看bug详情
http://bugs.java.com/bugdatabase/view_bug.do?bug_id=6260652
2.2 add方法
ArrayList提供了几种方法，首先看一下add方法，
2.2.1 add(E e)
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
add(E e)是直接添加一个元素。添加成功会返回true。
添加之前，首先要调用ensureCapacityInternal（size+1）来确认可以添加成功。该方法源码如下：
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
可以看到，首先calculateCapacity会获取数组的长度，如果此时数组为空，则会取DEFAULT_CAPACITY的长度，即为10。然后调用ensureExplicitCapacity，来初始化数组的结构，如果，数组长度小于需要初始化的长度。则会调用grow()方法。
grow方法中会先取数组的长度，然后做了如下计算
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
//对数组进行1.5倍扩容
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
//如果新的长度小于需要初始化的长度，则就默认用初始化的长度
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
//如果新的长度，大于最大的长度，则会调用hugeCapacity
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
//对数组进行扩容
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
//需要扩容的数组大于最大长度以后，则会抛出OutOfMemoryError异常
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
因此，如果只添加一个元素，则不难发现，数组扩容了一次，并扩容到了10。
2.2.2 add(index,e)
public void add(int index, E element) {
rangeCheckForAdd(index);
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}
首先会调用rangeCheckForAdd检查是否越界，然后判断是否需要扩容。然后调用System.arraycopy进行进行数组索引变动。
2.2.3 addAll()
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;
}
循环调用add方法增加元素
2.2.4 addAll(index,c)
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;
}
2.3移除方法
2.3.1 remove(index)
public E remove(int index) {
//检查越界
rangeCheck(index);
modCount++;
//获取指定位置的元素
E oldValue = elementData(index);
//计算，该位置后面是否有元素
int numMoved = size - index - 1;
//如果有则移动索引
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index,
numMoved);
//将最后的数组置为null
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
}
2.3.2 remove(object)
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
//如果为null，循环遍历，找到该对象
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
fastRemove(index);
return true;
}
} else {
for (int index = 0; index < size; index++)
//如果不为null，则用equals比较，找到该元素
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
private void fastRemove(int index) {
modCount++;
//判断是不是移除最后一个元素
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
}
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