Java 集合框架 ArrayList 源码剖析

　　ArrayList实现了List接口，是顺序容器，即元素存放的数据与放进去的顺序相同，允许放入null元素，底层通过数组实现。除该类未实现同步外，其余跟Vector大致相同。每个ArrayList都有一个容量(capacity)，表示底层数组的实际大小，容器内存储元素的个数不能多于当前容量。当向容器中添加元素时，如果容量不足，容器会自动增大底层数组的大小。前面已经提过，Java泛型只是编译器提供的语法糖，所以这里的数组是一个Object数组，以便能够容纳任何类型的对象。

　　

 

　　size(), isEmpty(), get(), set()方法均能在常数时间内完成，add()方法的时间开销跟插入位置有关，addAll()方法的时间开销跟添加元素的个数成正比。其余方法大都是线性时间。

　　为追求效率，ArrayList没有实现同步(synchronized)，如果需要多个线程并发访问，用户可以手动同步，也可使用Vector替代。

　　方法剖析

　　set()

　　既然底层是一个数组ArrayList的set()方法也就变得非常简单，直接对数组的指定位置赋值即可。

　　public E set(int index, E element) { rangeCheck(index);//下标越界检查 E oldValue = elementData(index); elementData[index] = element;//赋值到指定位置，复制的仅仅是引用 return oldValue;}

　　get()

　　get()方法同样很简单，唯一要注意的是由于底层数组是Object[]，得到元素后需要进行类型转换。

　　public E get(int index) { rangeCheck(index); return (E) elementData[index];//注意类型转换}

　　add()

　　跟C++ 的vector不同，ArrayList没有bush_back()方法，对应的方法是add(E e)，ArrayList也没有insert()方法，对应的方法是add(int index, E e)。这两个方法都是向容器中添加新元素，这可能会导致capacity不足，因此在添加元素之前，都需要进行剩余空间检查，如果需要则自动扩容。扩容操作最终是通过grow()方法完成的。

　　private void grow(int minCapacity) { int oldCapacity = elementData.length; int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity 1);//原来的3倍 if (newCapacity - minCapacity 0) newCapacity = minCapacity; if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE 0) newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);//扩展空间并复制}

　　由于Java GC自动管理了内存，这里也就不需要考虑源数组释放的问题。

　　

 

　　空间的问题解决后，插入过程就显得非常简单。

　　

 

　　add(int index, E e)需要先对元素进行移动，然后完成插入操作，也就意味着该方法有着线性的时间复杂度。

　　addAll()

　　addAll()方法能够一次添加多个元素，根据位置不同也有两个把本，一个是在末尾添加的addAll(Collection? extends E c)方法，一个是从指定位置开始插入的addAll(int index, Collection? extends E c)方法。跟add()方法类似，在插入之前也需要进行空间检查，如果需要则自动扩容;如果从指定位置插入，也会存在移动元素的情况。

　　addAll()的时间复杂度不仅跟插入元素的多少有关，也跟插入的位置相关。

　　remove()

　　remove()方法也有两个版本，一个是remove(int index)删除指定位置的元素，另一个是remove(Object o)删除第一个满足o.equals(elementData[index])的元素。删除操作是add()操作的逆过程，需要将删除点之后的元素向前移动一个位置。需要注意的是为了让GC起作用，必须显式的为最后一个位置赋null值。

　　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; //清除该位置的引用，让GC起作用 return oldValue;}

　　关于Java GC这里需要特别说明一下，有了垃圾收集器并不意味着一定不会有内存泄漏。对象能否被GC的依据是是否还有引用指向它，上面代码中如果不手动赋null值，除非对应的位置被其他元素覆盖，否则原来的对象就一直不会被回收。

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