带你图文解析ArrayList源码
/ 今日科技快讯 /
近日，在纳斯达克交易中，苹果股价下跌了近2%，此前该公司表示，新冠肺炎疫情的影响将使其无法实现本季度的销售目标。这一消息并非完全出乎意料，因为苹果受新冠肺炎疫情的影响已经有几周时间，其后果是导致了一些生产延迟和中国大陆零售店关闭。
/ 作者简介 /
本篇文章转载自李诗雨的博客，对ArrayList的源码进行了图文并茂的解析，希望对大家有所帮助！
作者的博客地址：
https://juejin.im/user/582c7f462e958a0069b6f068
/ 前言 /
昨天玩了很久的arraycopy，今天让我们来看看ArrayList的源码吧。是的，又到了发挥我拙劣的画技的时候了~
先预览一下本篇文章的大纲：
下面我们就开始ArrayList的源码图解之旅吧，先从增删改查讲起，然后再讲ArrayListIterator的源码，当然这之间我们还会穿插讲一下几个大坑及注意事项~
/ 增 /
ArrayList添加元素的操作，涉及到2个方法 add(E object) 和 add(int index, E object) 。
add(E object) 直接在尾部添加一个元素
add(E object)这个方法，是直接添加一个元素，是在尾部进行插入。
如果原数组的大小不够会先进行扩容。最终将数据添加在尾部，同时大小加1。源码如下：
add(int index, E object) 在指定位置添加一个元素
add(int index, E object)这个函数是指在 index的位置 ，插入一个新元素。
我们先看插入操作的核心步骤：
从要插入的位置开始的所有数据，都要往先后挪一位；然后再把要插入的数据放进去。画了个图，方便大家理解：
了解了插入的核心步骤之后，我们就来看看 add(int index, E object)的源码中，插入一个元素到指定位置具体是怎么实现的吧。
一、要先检测要插入的位置index是否合法。
二、判断数组是否够用：
如果数组够用，即 s
如果数组满了，即s>=a.length时，这里就要：
先将原数组进行扩容，生成新的数组；
将原数组中index之前的数据复制到新数组对应的位置中去。
将原数组中index之后的数据往后挪一位的移动到新的数组中去。
将新数组赋给array。
三、将要添加的元素放在index的位置，同时有效数据个数size+1。
源代码见下图：
补充：扩容规则
我们都知道，数组的大小是不可变的，而ArrayList的大小是可变的。而ArrayList底层也是用到了数组，那ArrayList是如何做到大小可以动态变化的呢？
答案就是通过扩容的方式。
也就是Object[] newArray = new Object[newCapacity(s)];这句代码。
现在我们来具体看看newCapacity(s)的实现：
这里我们做一下解释：
当目前的容量currentCapacity<6 时，increment=12;否则的话 increment等于currentCapacity的2倍。最终返回的大小是currentCapacity+increment。
也就是说，扩容之后要么是在原有的基础上 +12，要么就是扩大为原来的三倍。
/ 删 /
ArrayList的删除操作，我们也来看两个remove(Object object)和remove(int index)。
remove(int index) 删除指定位置的元素
同样，我们先来看看删除的核心操作：
对应的代码就是System.arraycopy(a, index + 1, a, index, --s - index);这句代码，
即 ：如果要删除【index】位置的元素，那就要把【index】之后的所有元素都往前挪一位，覆盖掉index原本的位置。
同样来画个图来帮助大家理解：
了解了核心的操作之后，我们就来看看 remove(int index) 的源代码吧：
remove(Object object) 删除某个已知元素
上面我们已经知道了删除指定位置元素的操作，那如果要删除某个已知元素的话，我们是不是也应该先找到它对应的位置，然后再进行删除呢。
那问题来了，怎么找到元素对应的位置呢？
对，通过循环遍历，并进行比较 找到对应的index。
▲有个坑！
▲【注意】：
调用remove方法， 会， 且只会 删除第一个与传入对象通过equals方法判断相等的元素。
如果传入null，则删除掉第一个null元素。所以，如果自定义类想要使用remove方法从列表删除某个指定值对象，还需要实现该类型自己的equals方法才行！
▲还有个坑！
ArrayList是可以顺序删除节点的，但是！如果使用普通for循环，必须是从后往前删。不能从前往后删。
我们先来看一下【错误示范】：
ArrayList list=new ArrayList();
list.add("a");
list.add("b");
list.add("c");
System.out.println("删除前："+list.toString());
//顺序删除节点错误示范：从前往后删----会删不干净
for (int i=0;i【错误结果展示】：
【出错原因分析】：
要顺序删除ArrayList的全部节点，如果我们从前往后的顺序删除，先删除【0】位置的数据，但是由于删除的时候是从后往前挪一位进行删除的，所以【0】的位置又会被下一个位置的数据覆盖上，实际上【0】还是有数据的。再画一张图来方便大家理解：
【正确的做法】：
要想顺序删除ArrayList的所有节点，且采用普通的for循环，那只能从后往前删，这样就不会出问题。
/ 改、查 /
ArrayList修改数据很简单，调用的是set(int index, E object)方法，直接修改对应位置的数据即可。
ArrayList获取数据就更简单了，由于是顺序表有下标，直接取出对应下标数据就可以了。
/ ArrayList的三种遍历方式 /
ArrayList的遍历我们有三种方式：for循环，增强for循环 和 迭代器三种方式。
（当然，增强for循环其实还是用迭代器实现的，这一点我们可以通过反编译来进行验证。）
ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add("情人节");
arrayList.add("快乐");
arrayList.add("我");
arrayList.add("对");
arrayList.add("自己说~");
System.out.println("for循环的方式遍历：");
for (int i = 0; i < arrayList.size(); i++) {
System.out.print(arrayList.get(i));
}
System.out.println();
System.out.println("---------------------------------");
System.out.println("增强for循环的方式遍历：");
for (Object s : arrayList) {
System.out.print((String) s);
}
System.out.println();
System.out.println("---------------------------------");
System.out.println("迭代器的方式遍历：");
Iterator iterator = arrayList.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
System.out.print(iterator.next());
}
我们来看一下打印结果：
/ 迭代器ArrayListIterator源码解读 /
好的，上面我们知道了ArrayList可以使用迭代器进行遍历。
那为什么它可以使用迭代器这种方式呢？
这个我们又要去看源码了，跟进arrayList.iterator()的 iterator()方法，我们会发现ArrayList有一个内部类ArrayListIterator。而 ArrayListIterator 实现了 Iterator 接口，所以才可以使用迭代器这种方式进行迭代。
现在我们就来具体看看ArrayListIterator的相关源代码和注意事项吧。
首先，我们可以看到ArrayListIterator实现了Iterator这个接口
提一下什么是 Iterator （迭代器）？
我们都知道在Java中，有很多的数据容器，这些的操作又有很多的共性。而迭代器就是给各种容器提供了公共的操作接口。这样就使得对容器的操作有了规范性。
在Iterator接口中定义了三个方法：
hasNext(): 如果仍有元素可以迭代，就返回true.
next(): 返回迭代的下一个元素。
remove(): 从集合中移除返回的最后一个对象。（可选操作）
源码如下：
ArrayListIterator中的坑
ArrayListIterator 的源码其实并不难理解，就是实现了 Iterator 中的三个方法。但是这里有一个▲坑▲大家需要注意，那就是：
每当我们使用迭代器遍历元素时，如果使用迭代器以外的方法修改了元素内容（如删除元素），那就会抛出ConcurrentModificationException的异常。
让我先看一下现象，然后再从源码角度找原因。
错误代码示例：
ArrayList arrayList = new ArrayList();
arrayList.add("a");
arrayList.add("b");
arrayList.add("c");
System.out.println("移除前：" + arrayList);
Iterator iterator = arrayList.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
if ("c".equals(iterator.next())) {
arrayList.remove("c");
}
}
System.out.println("移除后：" + arrayList);
//注意增强for使用的也是迭代器
//所以以下这种操作也会报ConcurrentModificationException
//for (Object o : arrayList) {
// arrayList.remove(o);
//}
//System.out.println("移除后2：" + arrayList);
报错显示：
好的，现象我们已经看到了，那现在我们就来看看错误的原因吧。
我们要先来了解一下这几个变量的含义：
然后我们来看一下何种情况下会报错：
先分析一下报错原因：
在我们使用 ArrayLis 的 iterator() 方法获取到迭代器进行遍历时，会把 ArrayList 当前状态下的 modCount 赋值给 ArrayListIterator类的 expectedModCount 属性。
如果我们在迭代过程中，使用了 ArrayList 的 remove()方法，这时 modCount 就会加 1 ，但是迭代器中的expectedModCount 并没有变化，当我们再使用迭代器的next()方法时，它就会报ConcurrentModificationException的错。
最后我们再来比较一下 ArrayListIterator中的 remove()方法和ArrayList自己的remove()方法的不同之处，验证一下错误发生的原因：
所以我们得到的启示是：
每当我们使用迭代器遍历元素时，要使用迭代器自己的删除方法，而不能使用迭代器以外的方法修改了元素内容，否则会造成expectedModCount和modCount的值不一致，从而抛出ConcurrentModificationException的异常。
此外，我们还要注意一下，增强for循环其实也是使用的迭代器，所以也要注意同样的问题。
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