今天有事吗？要不来学学ArrayList底层？
今天有事吗？可以抽半个小时时间从源码去学习ArrayList，从而彻底掌握它。
简介
ArrayList是一个数组集合。了解它的特性我们从源码看它继承以及实现的接口就可以。
首先它继承 AbstractList类，实现了List，RandomAccess、Cloneable、java.io.Serializable接口。
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
- List：提供List基本方法，同时让ArrayList有集合的方法以及行为属性。
- RandomAccess：该实现类支持随机访问，也就是下标访问 get（index）。
- Cloneable：该类是克隆的接口。不仅仅实现了浅拷贝，也可以重写该类去实现深拷贝。
浅拷贝：
基本数据类型的变量拷贝之后是独立的，不会随着源变量变动而变
String类型拷贝之后也是独立的
引用类型拷贝的是引用地址，拷贝前后的变量引用同一个堆中的对象。
深拷贝：
变量的所有引用类型变量（除了String）都需要实现Cloneable（数组可以直接调用clone方法），clone方法中，引用类型需要各
- java.io.Serializable：该类是序列化接口。
结合上面接口分析，所以ArrayList 是支持快速访问、复制、序列化的。
ArrayList类
基本属性
//序列化版本号：类内容的改变会影响版本号变化，导致反序列化失败（自动生成或自己定义）
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
//如果实例化时未指定容量，则在初次添加元素时会进行扩容使用此容量作为数组长度
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
//一个空由于某些操作导致数据变成空的数组
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {
};
//利用无参构造器，无论创建多少个默认的ArrayList，只要不添加元素都会指向这个空数组节省空间
//它和上面就是该数组再次添加元素会自动扩容10
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {
};
// ArrayList存储数据的地方 transient 是禁止序列化
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
//ArrayList中的元素个数
private int size;
ArrayList arr = new ArrayList();
arr.add(1);
size大小是10，而elementData大小是默认初始化大小10
构造方法
/*
把DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA赋值给elementData
第一次添加元素时容量扩大至 10 的。
*/
ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
/*
当 initialCapacity 为零时则是把 EMPTY_ELEMENTDATA 赋值给 elementData。
当 initialCapacity 大于零时初始化一个大小为 initialCapacity
的 object 数组并赋值给 elementData。
*/
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);
}
}
/*
将collection转换成数组，存储在elementData
if c.toArray成object[]失败用Arrays.copyOf将elementData存储数据
转换成object[]对象拷贝到elementData中
*/
//ArrayList（Collection c）
public ArrayList(Collection<? extends E> 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;
}
}
基本操作
这部分的方法我就不介绍了，大家看看就行，ArrayList的很简单基础的操作。
public int size() {
return size;
}
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) >= 0;
}
public int indexOf(Object o) {
if (o == null) {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
public int lastIndexOf(Object o) {
if (o == null) {
for (int i = size-1; i >= 0; i--)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = size-1; i >= 0; i--)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
public Object clone() {
try {
ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();
v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
v.modCount = 0;
return v;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError(e);
}
}
public Object[] toArray() {
return Arrays.copyOf(elementData, size);
}
修剪大小
//就是把ArrayList数组中的空位置给减掉了
public void trimToSize() {
modCount++;
if (size < elementData.length) {
elementData = (size == 0)
? EMPTY_ELEMENTDATA
: Arrays.copyOf(elementData, size);
}
}
添加元素–默认尾部添加
//在末尾添加元素
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
//如果elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA（创建的新数组）
//按照取出来的最大值也就是10进行扩容elementData.
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
//操作数++，操作数用来多线程中一个线程正在操作ArrayList，而另一个也进行操作完成
//导致该线程操作数变化从而引起报错，
//if所需要的最小空间没有elementData数组长度大，就需要扩容
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
//ArrayList的elementData数组长度的最大值
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
//扩容操作 容量扩大原来容量的1.5倍，如果扩大1.5倍的数组长度还小于minCapacity
//数组长度扩容到minCapacity，将新数组拷贝到elementData
private void grow(int minCapacity) {
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);
}
想要提升ArrayList的大批量插入速度，我们可以减少扩容操作，给一个大的初始值进行创建ArrayList，这样做能够使得ArrayList的大批量插入元素速度变得非常快。
指定下标添加元素
public void add(int index, E element) {
//检查下标是否越界，越界报错
rangeCheckForAdd(index);
//判断是否需要扩容,记录操作数
ensureCapacityInternal(size + 1);
//讲index位置之后的元素向后移动1个位置
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
//在index位置添加元素
elementData[index] = element;
size++;
}
删除元素
//删除指定下标的元素
public E remove(int index) {
//检查是否越界
rangeCheck(index);
//操作数++
modCount++;
//把下标是index的元素取出来
E oldValue = elementData(index);
//需要移动的长度，如果==0就不必拷贝移动了。ps：size = 1而index为0，那么删除一个元
//素之后为空，就不必arraycopy
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
}
//删除指定元素
public boolean remove(Object o) {
//如果元素为null直接快速删除
if (o == null) {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
fastRemove(index);
return true;
}
} else {
//循环遍历元素进行比较删除
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
//指定下标快速删除，和第一个删除一样，只不过不需要返回删除元素的值
private void fastRemove(int index) {
modCount++;
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
}
迭代器 iterator
private class Itr implements Iterator<E> {
//游标记录下一个元素的位置
int cursor;
//上一个操作的元素位置，若为-1就是没有上一个操作的历史元素
//个人理解就是返回上一步，如果-1就是无法返回上一步
int lastRet = -1;
//期望操作数 快速失败判断条件，modCount是否发生变化。
int expectedModCount = modCount;
//快速失败：modCound是一个全局变量。如果当用户A正在遍历arr，而这时候
//B对arr进行add或者remove操作，导致modCount++，从而和expectedModCount不相同
//直接进行报错。不然容易出现迭代器的越界，游标错位，遍历不全等各种问题。
Itr() {
}
//是否还有下一个元素
public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
//后移
public E next() {
//快速失败，检查modCount是否变化
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
//游标指向后移
cursor = i + 1;
//把当前元素遍历出来，上一个操作元素位置lastRet可以赋值该位置
return (E) elementData[lastRet = i];
}
//删除当前元素
public void remove() {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
//快速失败，检查modCount是否变化
checkForComodification();
try {
//移除当前元素
ArrayList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
//快速失败：判断modCount是否改变
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
iterator弊端：
1、只能进行remove操作，add、clear 等 Itr 中没有。
2、调用 remove 之前必须先调用 next。因为 remove 开始就对 lastRet 做了校验。而 lastRet 初始化时为 -1。
3、next 之后只可以调用一次 remove。因为 remove 会将 lastRet 重新初始化为 -1
总结
ArrayList是非常常用的一种数据结构，这里也只是对ArrayLitt类中常用的方法进行总结。另外大家从上面源码也可以看出
1.Arraylist并非线程安全的。
2.大批量元素创建并插入ArryList中，初始化它的容量进行创建，比默认容量为10创建之后扩容插入的速度提高非常大。
好了，这次分享就到这里了。希望我的博客对大家在学习java方面有些许帮助·······