Java-ArrayList各函数源码小结

复制一时爽，一直复制一直爽。

github地址：android_interview

虽然从github复制的，但自己再写一遍能更好的理解和加深记忆。此文章仅作为个人学习的知识点小结，不做任何其他用途。

1、概括

ArrayList是一个比较简单的数据结构，最重要的一点就是它的自动扩容，
可以认为就是我们常说的“动态数组”。

实际上，ArrayList内部就是以数组实现的，这个数组有容量限制。超出限制时会增加50%容量，用System.arraycopy()复制到新的数组，因此最好能给出数组大小的预估值。默认第一次插入元素时创建大小为10的数组。（注意：只是容量为10，不是size为10，有区别的）

按数组下标访问元素—get(i)/set(i,e) 的性能很高，这是数组的基本优势。直接在数组末尾加入元素—add(e)的性能也高，但如果按下标插入、删除元素—add(i,e), remove(i), remove(e)，则要用System.arraycopy()来移动部分受影响的元素，性能就变差了，这是基本劣势。

2、add函数

在ArrayList中增加元素，使用 add 函数。他会将元素放到末尾。具体实现如下：

public boolean add(E e) {
    ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
    elementData[size++] = e;
    return true;
}

可以看到其最核心的内容就是 ensureCapacityInternal 方法 。这个函数其实就是自动扩容机制的核心。然后来看一下他的具体实现：

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
        minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }
    ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    modCount++;
    // 溢出
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}

private void grow(int minCapacity) {
    // 溢出代码
    int oldCapacity = elementData.length;
    // 扩展为原来的1.5倍
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    // 如果扩为1.5倍还不满足需求，直接扩为需求值
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

也就是说，当增加数据的时候，如果ArrayList的大小已经不满足需求时，那么就将数组变为原长度的1.5倍，之后的操作就是把老的数组拷到新的数组里面。例如，默认的数组大小是10，也就是说当我们 add 10个元素之后，再进行一次add时，就会发生自动扩容，数组长度由10变为了15。

3、set和get函数

Array的set和get函数比较简单，先做index检查，然后执行赋值或访问操作，其中rangeCheck函数检查是否越界问题，越界就抛出异常，中断运行：

public E set(int index, E element) {
    rangeCheck(index);
    E oldValue = elementData(index);
    elementData[index] = element;
    return oldValue;
}

public E get(int index) {
    rangeCheck(index);
    return elementData(index);
}

4、remove函数

public E remove(int index) {
    rangeCheck(index);
    modCount++;
    E oldValue = elementData(index);
    int numMoved = size - index - 1;
    if (numMoved > 0) {
        // 把后面的往前移
        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved);
    }
    // 把最后的置null
    elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
    return oldValue;
}