ArrayList的源码

先看一下ArrayList的使用方法

public class Demo {
    public static void main(String[] args)
    {
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add("Item1");
        list.add("Item2");
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.println("Index: " + i + " - Item: " + list.get(i));
        }
    }
}
输出：
Index: 0 - Item: Item1
Index: 1 - Item: Item2

下面我们看一下ArrayList类的属性源码：

public class ArrayList extends AbstractList
        implements List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    // 版本号
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
    // 缺省容量
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    // 空对象数组
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    // 缺省空对象数组
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    // 元素数组
    transient Object[] elementData;
    // 实际元素大小，默认为0
    private int size;
    // 最大数组容量
    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
}

说明：底层的数据结构就是数组elementData，数组元素类型为Object类型，即可以存放所有类型数据。我们对ArrayList类的实例的所有的操作底层都是基于数组的。ArrayList继承AbstractList抽象父类，实现了List接口（规定了List的操作规范）、RandomAccess（可随机访问）、Cloneable（可拷贝）、Serializable（可序列化）。

下面我们分析三个函数，来了解一下ArrayList的实现，各方法的实现请看源码

1. add函数
public boolean add(E e) 
{ 
    ensureCapacityInternal(size + 1);  
    elementData[size++] = e;
    return true;
}

说明：在add函数我们发现还有其他的函数ensureCapacityInternal，此函数可以理解为确保elementData数组有合适的大小。ensureCapacityInternal的具体函数如下

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) 
{
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) 
    { // 判断元素数组是否为空数组
        minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); // 取较大值
    }
        
    ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}

说明：在ensureCapacityInternal函数中我们又发现了ensureExplicitCapacity函数，这个函数也是为了确保elemenData数组有合适的大小。ensureExplicitCapacity的具体函数如下

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) 
{
    
    modCount++;// 结构性修改加1
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}

说明：在ensureExplicitCapacity函数我们又发现了grow函数，grow函数才会对数组进行扩容，ensureCapacityInternal、ensureExplicitCapacity都只是过程，最后完成实际扩容操作还是得看grow函数，grow函数的具体函数如下

private void grow(int minCapacity) 
{
    int oldCapacity = elementData.length; // 旧容量
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 新容量为旧容量的1.5倍
    if (newCapacity - minCapacity < 0) // 新容量小于参数指定容量，修改新容量
        newCapacity = minCapacity;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) // 新容量大于最大容量
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // 指定新容量
    // 拷贝扩容
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

说明：正常情况下会扩容1.5倍，特殊情况下（新扩展数组大小已经达到了最大值）则只取最大值。

下面看一下如何移除一个元素

public E remove(int index) 
{
	// 检查索引是否合法
	rangeCheck(index);

	modCount++;
	E oldValue = elementData(index);
	// 需要移动的元素的个数
	int numMoved = size - index - 1;
	if (numMoved > 0)
	System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
	numMoved);
	// 赋值为空，有利于进行GC
	elementData[--size] = null; 
	// 返回旧值
	return oldValue;
}

说明：remove函数用户移除指定下标的元素，此时会把指定下标到数组末尾的元素向前移动一个单位，并且会把数组最后一个元素设置为null，这样是为了方便之后将整个数组不被使用时，会被GC


3. get函数

public E get(int index) 
{
    // 检验索引是否合法
    rangeCheck(index);

    return elementData(index);
}

说明：get函数会检查索引值是否合法（只检查是否大于size，而没有检查是否小于0），值得注意的是，在get函数中存在element函数，element函数用于返回具体的元素，具体函数如下

E elementData(int index) 
{
    return (E) elementData[index];
}

说明：返回的值都经过了向下转型（Object -> E），这些是对我们应用程序屏蔽的小细节。