java集合之ArrayList详解
虽说做java开发有一两年了，但是对集合（collection）真的了解吗？老话说的好：温故而知新。今天又来看看java这些集合归纳一下。
我们都知道java存储集合的方式有很多，数组、ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap、HashTable等等，我们今天先来了解下List--ArrayList。
介绍List之前，我们先来说说数组，比如：String[] arrayString = new String[10];我们声明一个存放String类型的数组，长度为10（固定长度，如果没有占满我们的内存还是10个长度的（浪费空间），如果超出会报错的因为长度是固定的哦），我们的数组缺点就是固定长度，但是优点也是很明显的，想要获取指定位置的内容时直接通过下标就能快速获取到数据。那么我们声明变量时也不知道这个变量的长度时怎么办？就要靠我们的ArrayList了。
我们先来看下ArrayList继承关系（我用的jdk1.8）：
我们可以看到ArrayList间接的实现了List接口，直接实现了Cloneable、Serializable等接口和继承了某些类，这样我们就能大概了解了ArrayList有那些功能了，通过实现Cloneable接口，我们猜想应该是可以进行clone的，实现Serializable猜想是进行了序列化的，实现List接口说明是可以进行增删对象的。这是你对一个类的大概理解，接下来我们重点去看下java是怎么实现List接口中对对象的操作的。
/**
* Default initial capacity.
*/
//默认的初始化容量，就是能存多少数据
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/**
* Shared empty array instance used for empty instances.
*/
//这是一个空数组
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* Shared empty array instance used for default sized empty instances. We
* distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when
* first element is added.
*/
//这也是一个空数组
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
* The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any
* empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
* will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
*/
//这个是ArrayList维护的数据，其实都是放到这里面的，也就是说ArrayList本质是Object[]
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
/**
* The size of the ArrayList (the number of elements it contains).
*
* @serial
*/
//这个是这个list的size，也就是Object[]存放数据的长度
private int size;我们可以看到ArrayList其实维护的是一个Object[] elementData来存储数据的，有人肯定会想数组不是固定长度的吗？我们待着这个问题来看下源码是如何实现这个的。
public static void main(String[] args){
//声明一个可变的list
List arrayList = new ArrayList<>();
String abc = new String("abc");
String bcd = new String("bcd");
//add一个对象到list中
arrayList.add(abc);
arrayList.add(bcd);
//在指定位置插入对象
arrayList.add(0,"abcd");
return;
} 这是我们平常使用List的步骤，我们一步一步来看。
一：首先是初始化我们的ArrayList对象
List
/**
* Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}初始化时，jdk只是把一个空数组赋给了elementData，但是ArrayList中不止这一个构造方法，我们一起来看一下其他的。
/**
* Constructs an empty list with the specified initial capacity.
*
* @param initialCapacity the initial capacity of the list
* @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity
* is negative
*/
//这个构造方法，指定了一个初始化容量，就是elementData的长度
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);
}
}
/**
* Constructs a list containing the elements of the specified
* collection, in the order they are returned by the collection's
* iterator.
*
* @param c the collection whose elements are to be placed into this list
* @throws NullPointerException if the specified collection is null
*/
//这个是将其他的collection放到了这个list中
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;
}
}一个是指定了一个初始化容量也就是elementData的长度，另一个构造方法是将一个collection拼接到了list中。
二：arrayList.add(new String("abc"));是如何动态添加对象的？我们默认我们没有初始化容量，也就是elementData = {}空数组
/**
* Appends the specified element to the end of this list.
*
* @param e element to be appended to this list
* @return true (as specified by {@link Collection#add})
*/
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
/**
* Increases the capacity to ensure that it can hold at least the
* number of elements specified by the minimum capacity argument.
*
* @param minCapacity the desired minimum capacity
*/
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//我们可以看到newCapacity这个是新容量，增长的长度是size >> 1（也就是size/2的增长）
//如果我们之前的长度是初始化的长度10，那么我们增长为10 + (10 >> 1)也就是15
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);
}我们把所有用到的方法都贴了出来，我们一个一个看，首先是add方法：
我们会发现上来先调用了一个ensureCapacityInternal(int minCapacity)方法，先不管，然后就是elementData[size++] = e，我们的对象被放到elementData数组中了，但是我们初始化是elementData明明是个{}(空数组)啊，这时候我们去看下上面的方法具体执行了什么操作才使elementData真正的初始化为了new Object[int]的。最后我们会看到grow()方法中的最后一行elementData进行了赋值操作，接着看我们的Arrays.copyof，然而我们的copy到新数组的长度是多少？（也就是我们list增长容量是多少？），我们主要看我们的grow方法中的newCapacity变量（新数据容量）最后是多少？int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//我们可以看到newCapacity这个是新容量，增长的长度是size >> 1（也就是size/2的增长），比如：如果我们之前的长度是初始化的长度10，那么我们增长为10 + (10 >> 1)也就是15
/**
* Copies the specified array, truncating or padding with nulls (if necessary)
* so the copy has the specified length. For all indices that are
* valid in both the original array and the copy, the two arrays will
* contain identical values. For any indices that are valid in the
* copy but not the original, the copy will contain null.
* Such indices will exist if and only if the specified length
* is greater than that of the original array.
* The resulting array is of the class newType.
*
* @param the class of the objects in the original array
* @param the class of the objects in the returned array
* @param original the array to be copied
* @param newLength the length of the copy to be returned
* @param newType the class of the copy to be returned
* @return a copy of the original array, truncated or padded with nulls
* to obtain the specified length
* @throws NegativeArraySizeException if newLength is negative
* @throws NullPointerException if original is null
* @throws ArrayStoreException if an element copied from
* original is not of a runtime type that can be stored in
* an array of class newType
* @since 1.6
*/
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;
} 这个方法是copy数组的实现，所以我们每次add其实就是将原来的数组copy到一个新数组中的。
总结一下：我们的动态数组，每次add的时候都将旧数组中的值copy到一个新数组中，然而我们的新数组的长度是怎样变化的呢？第一次我们进行初始化数组操作，长度为10，随后再次add时，我们按照 size + (size >> 1)增长