java集合类（二）- ArrayList原码分析

目录

前言

原码分析

继承关系

类中属性

构造函数

核心方法

总结

---

前言

     ArrayList是可以动态增长和缩减的索引序列，他是基于数组实现的list类。

• 不同于数组，ArrayList可以自增减
• ArrayList支持随机访问，查询效率高，增加、删除效率低
• 非线程安全

原码分析

接下来我们针对其原码做以下分析：继承关系、类中属性、构造函数、核心方法 四个方面分析

       

AbstractList:抽象类封装了通用的list集合操作

RandomAccess:标记接口，表明它们支持快速随机访问

Cloneable:支持接口，实现Cloneable接口，支持Object.clone()方法(CloneNotSupportedException)

java.io.Serializable:标记接口，支持序列化

继承关系

       

类中属性

           

• serialVersionUID：序列化编号
• DEFAULT_CAPACITY：集合的初始化容量
• DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA：默认的空数组对象
• EMPTY_ELEMENTDATA：空数组对象
• MAX_ARRAY_SIZE：集合元素数组的最大值
• elementData：集合的元素数组对象
• size：集合的大小
• modCount：来源AbstractList,迭代器使用，多线程并发修改触发fail-fast机制

备注：elementData arrayList底层是数组，实际元素存在数组elementData；

           modCount记录当前集合被修改的次数，当我们遍历集合时调用集合的add(),remove()等方法时，modecount值会被改变；而迭代器记录的还是原来的还是遍历之前的值，不一致则说明多个线程再同时操作集合，为了保证结果的准确性抛异常ConcurrentModificationException。

构造函数

       

核心方法

       接下来我们从初始化、新增、修改、查询、删除分析下原码

/**
 * ArrayList数据结构
 *   ArrayList底层是数组,集合的操似对数组的操作
 * . 主要结构成员:DEFAULT_CAPACITY、elementData、size ...
 * . 集合操作流程（初始化、增、删、改、查）
 */
@Test
public void testArrayList() {
    //初始化
    List list = new ArrayList();
    //新增
    list.add("a1");
    log.info("添加元素a1到集合list:{}", list);
    //修改
    list.set(0, "a11");
    log.info("修改位置为0的集合元素list:{}", list);
    //查询
    log.info("查询位置0的集合元素:{}", list.get(0));
    //删除
    list.remove(0);
    log.info("删除集合元素后:{}", list);
}

//初始化 List list = new ArrayList();

      无参构造函数构建一个默认容量为10的空集合;集合第一次添加元素方可同步默认容量;

      

      

//新增 list.add("a1");

List.add()会在集合数组的末尾添加元素E

1. 确保添加元素后集合空间充足
   1. 计算集合保存元素需要空间，如果集合元素为缺省空数组，在默认容量DEFAULT_CAPACITY = 10和size+1之间取最大值；否则集合需要空间为size+1
   2. 集合修改次数modCount+1
   3. 判断是否需要扩容：如果size+1>elementData.length,执行扩容方法grow()
2. 数组末尾添加新元素
3. 当前集合的size+1

ensureCapacityInternal()方法

        calculateCapacity()方法

        

ensureExplicitCapacity()方法

grow()方法

//修改 list.set(0, "a11");

• 获得索引的原元素
• 替换数组在当前索引的值为新元素
• 返回原元素

//查询 list.get(0) ;

//删除 list.remove(0);

 

• 验证删除的索引位置是否越界
• 修改计数器+1
• 查询当前修改位置的元素
• 计算需要移动的元素个数
• 索引之后的元素向前移动1位
• 集合的原最后位置赋值为null
• 返回删除的元素

                

总结

• ArrayList本质上是一个elementDate数组
• ArrayList集合的大小≠elementDate数组的长度
• ArrayList支持存放null
• ArrayList实现了RandomAccess,标记支持随机访问
• ArrayList由于底层是数组（固定长度），扩容或者缩容时会移动较多元素