JDK 1.8 java集合源码分析一（ArrayList）

工作有几年了，说来惭愧，从来没认真仔细的分析过JDK里面的源码，从今天开始分析下JDK中集合部分源码，学习下大神的思路，如有错误，大家尽管指出。

JDK版本 JDK_1.8.0_201

编辑器：idea 2019.3

首先我们看一下Collection接口

看一下Collection接口的各种关系，idea中 ctrl + h

我们只看其中的Set与List

用一个UML图画一下

这里面有我们最常用到的ArrayList与LinkedList，以及HashSet 与LinkedHashSet

先看ArrayList类

实现了四个接口、一个抽象类

四个不可修改的变量

serialVersionUID：序列化需要的值

DEFAULT_CAPACITY ：默认初始容量

EMPTY_ELEMENTDATA：用于空实例的共享空数组实例

DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA：也是一个空的数组

elementData：真正存放元素的数组，用transient 关键字修饰？

size：元素个数

问题：为啥会有两个空的数组？transient 关键字？后续说明吧。

先看构造方法

1.指定大小的初始化方法，如果初始化数量等于0，elementData初始化为EMPTY_ELEMENTDATA数组，如果初始化入参小于0则抛出异常

2.不指定大小，默认空数组，elementData初始化为DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA

3.将集合转为ArrayList

4.trimToSize方法

首先说明下modCount的作用，唉，看个源码有这么多东西需要学习。。。。。

看下官方解释，来自AbstractList中

噼里啪啦一大堆，看滴脑阔痛。

原文大概意思：

这个字段表示list被结构性更改的次数，结构性更改是指改变了list的长度大小或者以别的方式干扰了这个值，会导致在迭代的过程中产生不正确的结果。

此字段由迭代器和列表迭代器实现使用，在next、add、remove、previous、set操作中如果此字段的值意外更改，则迭代器（或列表迭代器）将在其中抛出{ConcurrentModificationException}异常（阿里巴巴java开发手册关于list的遍历删除的规范有说明）面对迭代期间的并发修改，这提供了快速失败的行为，而不是不确定的行为

子类对于此字段的使用是可选择的，如果子类希望提供快速失败的迭代器（和列表迭代器）只需要在add、remove、等有可能结构性更改list的方法中增加这个字段的值。单线程调用add、remove方法不能删除正在遍历的对象。否则将可能抛出ConcurrentModificationException异常，如果子类不希望支持快速失败，该字段可以直接忽略。

阿里java开发手册

言归正传，这个方法平时基本上不会用到，第一次看到这个

可以在debug的过程中查看这个变化过程

初始化一个大小为10 的list，在list中添加了十个元素，这个时候可以看到elementData的数组大小是10，然后继续向下走，添加一个新元素，这个时候发现elementData的数组大小变为了15，这是它自动扩容了，这个时候的size的大小就不等于数组的大小了。继续走，把trimtosize方法走完，发现size的大小变的跟数组elementData的大小一样了。这就是这个方法的作用。

既然讲到这了，先看一下它的add方法吧

整体看起来比较简单，就是第一行调用了一个方法，我们来看看这个方法的内容，从字面的意思看是“确保内部容量”的意思。

先看一下这个calculateCapacity计算容量的方法，在add之后会传size+1的值过来做计算

再看ensureExplicitCapacity方法，字面意思：“确保准确的容量”

扩容方法

数组最大值，为啥是int最大值-8？

  

16进制数据，转成10进制为2147483647，也就是2的31次方-1的值，也就是int的最大值

看看hugeCapacity方法对所需的最小容量值干了什么吧

所以最大容量理论上可以达到Integer.MAX_VALUE的值，这已经是一个很大的数字了。

所以add一个元素的时候，如果实际元素数量大于数组的真实长度，那么就会执行扩容方法。

既然add讲完了，那么顺手看看get方法

这个其实很简单啊，就是返回指定位置的数组的值就行。当然在返回值之前有一个判断方法rangeCheck

也就是如果指定的数组位置大于总大小，会抛出越界的异常

这个indexOf方法也很简单，返回指定元素在ArrayList中第一次出现的位置，同理，lastIndexOf返回最后一次出现的位置。

返回一个副本的ArrayList集合

上面这个也比较简单，给指定位置的ArrayList设置值

在判断是否需要扩容的同时将数组的length+1

arraycopy方法，顾名思义，数组复制方法。做一个简单的演示

System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);

假如elementData现在存放的数据是{1,2,3,4,5}，由于在判断是否扩容方法中重新构建过数组，这时的length是6,index = 3，由于那么执行这个方法的入参就是System.arraycopy(elementData, 3, elementData, 4, 2);最后得到结果是{1,2,3,4,4,5}。就是将数组的3位开始复制2位数据，从数组的第四位开始写进去，也就是{1,2,3,4}+{4,5}。

下面是删除方法，删除第几个元素

下面看删除指定元素方法

阅读起来应该没有压力，看fastRemove方法

与remove(int index) 方法大同小异，但是没有越界的校验，并且也没有返回要删除的值。（前面用到这个方法的删除方法，元素肯定在数组中，也就无需校验）

数组清空方法

将数组中是所有元素置为NULL，并且size置为0

下面看addAll方法，也比较简单

从指定位置开始addAll，与addAll方法大同小异，不再详细说明，就贴个代码吧

范围删除，从第几个元素开始删到第几个元素，也比较容易

两个校验方法，这两个异常初学者应该见的比较多

删除集合方法

这个方法里面设计的很巧妙，r!=size那块我觉得还是单独拿出来说明。正常流程r=size的流程应该还比较好懂

注释里面说了，如果c.contains()抛出异常，会导致r!=size

我们来做个实际例子，elementData={2,2,3,4,5,6} Collection c = {2,5,9},size = 6 

假如现在在判断c.contains(4)的时候报错，那么现在elementData={3,2,3,4,5,6} ,w = 1, r = 3,size=6

那么现在进入到r!=size 的if中，System.arraycopy(elementData, 3, elementData, 1, 3)的结果就是{3,4,5,6,5,6}，w= w+ size -r = 4

然后继续执行w！=size的中的if内容 w = 4 从4开始的数据置为nul，修改size，修改modeifed = true。

总的来说这个方法看起来还是有点麻烦，但是用起来却没啥困难。写这个代码的人实在是大牛中的大牛。

retainAll方法也是用的batchRemove方法来实现的，这里就不再讲一遍了

 

还有常用的截取的方法

public List subList(int fromIndex, int toIndex)

这个是一个截取的方法，但是要注意下，这个截取后返回的是sublist类，并不是Arraylist类型。

阿里的手册里面有写道

最后看一看这个forEach循环遍历

最终实现其实还是普通的for循环，只是要注意在使用的过程中不要对原list进行结构性改变，否则有可能会抛出异常。

最常用的这些方法我大致都列出了，欢迎大家来补充，有问题直接指出就行。互相学习！