【集合框架】JDK1.8源码分析之ArrayList

一、前言

　　分析了Map中主要的类之后，下面我们来分析Collection下面几种常见的类，如ArrayList、LinkedList、HashSet、TreeSet等。下面通过JDK源码来一起分析ArrayList底层是如何实现的。（PS：把JVM看完了之后终于可以有成片的时间来阅读源码了，感觉简直不能更爽）。

二、ArrayList数据结构

　　分析一个类的时候，数据结构往往是它的灵魂所在，理解底层的数据结构其实就理解了该类的实现思路，具体的实现细节再具体分析。

　　ArrayList的数据结构如下：

　　

　　说明：底层的数据结构就是数组，数组元素类型为Object类型，即可以存放所有类型数据。我们对ArrayList类的实例的所有的操作底层都是基于数组的。下面我们来分析通过数组是如何保证库函数的正确实现的。

三、ArrayList源码分析

　　3.1 类的继承关系

public class ArrayList extends AbstractList implements List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

　　说明：ArrayList继承AbstractList抽象父类，实现了List接口（规定了List的操作规范）、RandomAccess（可随机访问）、Cloneable（可拷贝）、Serializable（可序列化）。

　　3.2 类的属性　　

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　　说明：类的属性中核心的属性为elementData，类型为Object[]，用于存放实际元素，并且被标记为transient，也就意味着在序列化的时候，此字段是不会被序列化的。

　　3.3 类的构造函数

　　1. ArrayList(int)型构造函数　　

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　　说明：指定elementData数组的大小，不允许初始化大小小于0，否则抛出异常。

　　2. ArrayList()型构造函数

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　　说明：当未指定初始化大小时，会给elementData赋值为空集合。

　　3. ArrayList(Collection)型构造函数　　

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　　说明：当传递的参数为集合类型时，会把集合类型转化为数组类型，并赋值给elementData。

　　3.4 核心函数分析

　　1. add函数

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　　说明：在add函数我们发现还有其他的函数ensureCapacityInternal，此函数可以理解为确保elementData数组有合适的大小。ensureCapacityInternal的具体函数如下　

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　　说明：在ensureCapacityInternal函数中我们又发现了ensureExplicitCapacity函数，这个函数也是为了确保elemenData数组有合适的大小。ensureExplicitCapacity的具体函数如下

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　　说明：在ensureExplicitCapacity函数我们又发现了grow函数，grow函数才会对数组进行扩容，ensureCapacityInternal、ensureExplicitCapacity都只是过程，最后完成实际扩容操作还是得看grow函数，grow函数的具体函数如下　　

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　　说明：正常情况下会扩容1.5倍，特殊情况下（新扩展数组大小已经达到了最大值）则只取最大值。

　　当我们调用add方法时，实际上的函数调用如下

　　说明：程序调用add，实际上还会进行一系列调用，可能会调用到grow，grow可能会调用hugeCapacity。

　　下面通过两种方式给出调用add的例子，并分析最后的elementData数组的大小。

　　示例一（只给出了会影响到最终结果的核心代码）　

List lists = new ArrayList();
lists.add(8);

　　说明：初始化lists大小为0，调用的ArrayList()型构造函数，那么在调用lists.add(8)方法时，会经过怎样的步骤呢？下图给出了该程序执行过程和最初与最后的elementData的大小

　　说明：我们可以看到，在add方法之前开始elementData = {}；调用add方法时会继续调用，直至grow，最后elementData的大小变为10，之后再返回到add函数，把8放在elementData[0]中。

　　示例二核心代码如下

List lists = new ArrayList(6);
lists.add(8);

　　说明：调用的ArrayList(int)型构造函数，那么elementData被初始化为大小为6的Object数组，在调用add(8)方法时，具体的步骤如下：

　　说明：我们可以知道，在调用add方法之前，elementData的大小已经为6，之后再进行传递，不会进行扩容处理。

　　2. set函数　

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　　说明：设定指定下标索引的元素值。　　

　　3. indexOf函数

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　　说明：从头开始查找与指定元素相等的元素，注意，是可以查找null元素的，意味着ArrayList中可以存放null元素的。与此函数对应的lastIndexOf，表示从尾部开始查找。

　　4. get函数

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　　说明：get函数会检查索引值是否合法（只检查是否大于size，而没有检查是否小于0），值得注意的是，在get函数中存在element函数，element函数用于返回具体的元素，具体函数如下　

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　　说明：返回的值都经过了向下转型（Object -> E），这些是对我们应用程序屏蔽的小细节。

　　5. remove函数　　

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　　说明：remove函数用户移除指定下标的元素，此时会把指定下标到数组末尾的元素向前移动一个单位，并且会把数组最后一个元素设置为null，这样是为了方便之后将整个数组不被使用时，会被GC，可以作为小的技巧使用。

四、总结

　　ArrayList有其特殊的应用场景，与LinkedList相对应。其优点是随机读取，缺点是插入元素时需要移动大量元素，效率不太高。至此，ArrayList的源码分析就到这里，总体来说，ArrayList的底层还是很简单的，谢谢各位园友的观看~

 

 

作者：leesf    掌控之中，才会成功；掌控之外，注定失败。 
出处：http://www.cnblogs.com/leesf456/ 
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