ArrayList源码剖析，解开神秘面纱之扩容（一）

1. ArrayList的构造方法

1.1. 无参

 public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

这是无参的构造方法，在后面会讨论到的ArrayList在执行add()方法添加元素时，底层会默认创建一个长度为10的数组

1.2. 自定义数组长度

 public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) {
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }

这个构造方法可以自定义数组的长度，如果传进的参数为0，就使用默认的数组长度，即为10

1.3. 带一个Conllection类型的参数

public ArrayList(Collection c) {
        elementData = c.toArray();
        if ((size = elementData.length) != 0) {
            // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
            if (elementData.getClass() != Object[].class)
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
        } else {
            // replace with empty array.
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    }

2. ArrayList的add()

2.1. 带一个参数的add()

2.1.1. ArrayList允许添加进值为null的元素

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

从这段源码中可以看出e允许为null，即ArrayList允许添加进值为null的元素

通过以下代码来测试，以验证上述特性

public class Test {
   	
	public static void main(String[] args){

		ArrayList arrayList = new ArrayList();
		arrayList.add(null);
		System.out.println(arrayList.get(0));
		
	}
}

运行结果如下图

2.1.2. ArrayList是通过创建一个新数组来扩容，大小为原来的1.5倍

从上面的源码可看出add()中调用了ensureCapacityInternal(int minCapacity)，现继续往下跟踪探究

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

        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

minCapacity为当前ArrayList的长度，在ensureCapacityInternal()中可以看出minCapacity总是大于或者等于默认长度

再往下跟踪ensureExplicitCapacity(int minCapacity)

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

从上面这段源码可以看出，当minCapacity>elementData.length时就需要扩容，不同于HashMap的通过负载因子来判断是否需要扩容。

其中的重头戏在于grow(int minCapacity)，继续往下跟踪

 private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        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);
    }

其中的int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);可以看出扩容后newCapacity为oldCapacity的1.5倍，newCapacity即为新数组的长度，然后通过Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);创建出一个长度为newCapacity新的数组，并将原来数组的元素复制到新数组中

再通过copyOf()继续往下跟踪

public static  T[] copyOf(T[] original, int newLength) {
        return (T[]) copyOf(original, newLength, original.getClass());
    }

里面是调用了重载的copyOf,继续跟踪

public static  T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class newType) {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
            ? (T[]) new Object[newLength]
            : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
        System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
                         Math.min(original.length, newLength));
        return copy;
    }

在这段源码中可以看出copyOf的底层是调用一个native方法， System.arraycopy(),这个方法不创建新的数组，而是把一个数组的元素，通过设置的起始位置和个数，复制到另一个对应的数组，这个数组为copyOf()创建，由于 System.arraycopy()是本地方法，所以效率会更高。

2.2. 带两个参数的add()

这个add()是对指定的位置插入元素，先看相应的源码

public void add(int index, E element) {
        rangeCheckForAdd(index);//对index的合法性进行判断

        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                         size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }

其中的重点依旧是native方法System.arraycopy()，它使得index索引位置开始的元素都往后退一位，然后将新的元素插入index的索引位置

3. 总结

3.1

ArrayList通过不同的构造方法可以选择3种中其中的一种形式创建，第一种是不带参，创建默认长度为10的属猪；第二种是可以自定义数组的长度；第三种是传入一个Conllection类型的参数。

3.2

ArrayList在add()时判断是否需要扩容，如果需要扩容则扩为原来的1.5倍，底层是依次调用copyOf()和System.arraycopy()创建一个新长度的数组，然后将旧数组的元素复制到新数组中去