ArrayList 深入理解底层源码
ArrayList 集合源码解读
- 介绍
- 构造方法
- add方法
- remove方法
- 总结
介绍
ArrayList Jdk1.8采用的是数组的数据结构，是非线程安全的一个集合 （多线程下数据不安全），本文章主要讲解ArrayList集合添加和集合扩容，其他方法都相对简单，读懂这个后相信你翻翻源码即可读懂其他方法原理，下面讲解源码的可能会有点枯燥，请着重去了解集合添加和扩容的一个流程
构造方法
我们来看源码迅速带过这三个构造方法,为了方便阅读，以下我们将当前集合数组统称为集合
- 无参构造方法，创建一个空集合
//存放数据的Object数组
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
//默认为空数组
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
public ArrayList() {
//将空数组赋值给当前集合
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
- 指定初始化大小构造方法
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
public ArrayList(int initialCapacity) {
//如果指定数组大小大于0执行
if (initialCapacity > 0) {
//new 一个对象数组赋值给当前ArrayList集合
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {
//等于零一样赋值为空集合
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
} else {
//非法参数抛出异常
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}
- 集合参数的构造方法，作用是将集合参数转换为当前ArrayList集合的值
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
//将Collection接口集合转换成数组 赋值给当前ArrayList集合
elementData = c.toArray();
//如果当前集合（Collection接口集合）中参数不为空
if ((size = elementData.length) != 0) {
//如果集合数组类型不是Object类型 比如int[] 则执行
if (elementData.getClass() != Object[].class)
//将当前集合转换成Object类型的数组返回给当前集合
//这里直接完成了集合大小的初始化
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
// 当前集合大小为空则赋值空数组
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
add方法
集合初始化以及集合扩容都在add方法中完成！请认真阅读，我们首先看一下文档，发现有两个add重载方法，我们来一一解刨
- add(E e)
/**
* Default initial capacity.
* 集合默认初始化大小
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
//未初始化 默认赋值为0
//该变量是用来存储集合数据个数
private int size;
public boolean add(E e) {
//调用ensureCapacityInternal方法 传入size+1
ensureCapacityInternal(size + 1);
//扩容方法执行完后进行数据赋值 size++
elementData[size++] = e;
//添加成功
return true;
}
// 该方法负责调用其他两个方法
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
//首先调用calculateCapacity(elementData, minCapacity)方法
//elementData 当前集合
//minCapacity add方法传过来的size大小
//接受到calculateCapacity方法返回的集合大小又调用ensureExplicitCapacity方法
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
//集合大小计算方法
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
//如果当前集合等于空集合
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
// 比较DEFAULT_CAPACITY和minCapacity
// 返回最大值
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
//不为空则返回当前集合大小
return minCapacity;
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
//记录数据操作次数
modCount++;
//当集合满时（size+1>集合长度时）进行扩容
//第一次集合大小初始化也会执行
if (minCapacity - elementData.length > 0)
//扩容和集合大小初始化方法实现
grow(minCapacity);
}
//扩容和集合大小初始化方法
private void grow(int minCapacity) {
// 当前数组长度赋值给oldCapacity
int oldCapacity = elementData.length;
//计算集合需要扩容的大小 集合原大小+原大小/2（奇数舍小数）
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
//这句条件语句执行主要用于初始化场景
//当前集合为空集合 还没初始化大小 newCapacity=0
if (newCapacity - minCapacity < 0)
//则传递过来的集合大小赋值给newCapacity
//没有指定大小就是默认值10
newCapacity = minCapacity;
//这个不用考虑，数据量达到上亿才执行
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
//扩容完成赋值给当前集合 Arrays.copyOf底层其实还是调用了System类的arraycopy方法
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
- add(int index, E element)
public void add(int index, E element) {
//索引验证
rangeCheckForAdd(index);
//调用扩容机制 可以借鉴前面代码
ensureCapacityInternal(size + 1);
//作用是为要插入的索引留出空位
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
//添加数据
elementData[index] = element;
//添加完成，数据个数++
size++;
}
//索引验证方法
private void rangeCheckForAdd(int index) {
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
remove方法
讲完来重要的add方法还是有必要看一下remove方法，首先看文档，两个重载方法，一个传的是索引，一个传的是对象，那么我们一个一个来刚
- remove(int index)
public E remove(int index) {
//索引验证
rangeCheck(index);
//数据操作记录
modCount++;
//存储要删除的值
E oldValue = elementData(index);
//集合大小减去待删除索引-1
int numMoved = size - index - 1;
//大于0表示在倒数一位数据前
if (numMoved > 0)
//数组拷贝，在删除的索引接上后面的值（内存换时间，效率提升）
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
//不满足上述条件表示要删除的是最后一位，这里直接赋值为null
elementData[--size] = null;
//返回旧值
return oldValue;
}
- remove(Object o)
// 我们可以看出集合根据数据删除 效率相对来说变差很多
public boolean remove(Object o) {
//要删除数据为null
if (o == null) {
//遍历整个数组
for (int index = 0; index < size; index++)
//该索引值等于null 进行删除
if (elementData[index] == null) {
//传入索引进行删除
fastRemove(index);
//返回true
return true;
}
} else {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
//没有找到这个数据 返回false
return false;
}
//删除实现 和前面的根据索引删除一摸一样
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;
}
总结
ArrayList是一个非线程安全的一个数组集合，在多线程资源抢夺时必定会出现安全隐患,
ArrayList还可以存储null数据,
ArrayList采用数组的添加和扩容的机制，以及根据索引删除，都是内存换时间的方法，时间复杂度都控制在O(1),
ArrayList根据数据删除时间复杂度在O(n),效率相对索引删除相差太多
ArrayList当集合满时进行扩容 扩容方式:原大小+原大小/2 (奇数舍小数）
本篇文章主要讲解这些核心知识点
但相信你看完这篇文章，其他的方法肯定是不在话下