我爱读源码--ArrayList

ArrayList

• extends: AbstractList
• implements:
  • List
  • RandomAccess :随机访问功能
  • Cloneable：覆盖了clone()，可以clone
  • java.io.Serializable:可以序列化传输
• 底层：array
• 初始容量：10
• 容量: private int size：
• 构造函数：

//* 含参数
public ArrayList(int initialCapacity) {
    if (initialCapacity > 0) {
        //创建新的object数组
        this.elementData = new Object[initialCapacity];
    } else if (initialCapacity == 0) {]
        //用默认的空数组
        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
    } else {
        //非法的容量
        throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+initialCapacity);
    }
}

// * 不含参数
public ArrayList() {
    //构造默认容量的数组
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}

• trimToSize()：修剪容量到实际容量大小

public void trimToSize() {
    modCount++;
    if (size < elementData.length) {
        elementData = (size == 0)
          ? EMPTY_ELEMENTDATA
          : Arrays.copyOf(elementData, size);
    }
}

• 确保容量

public void ensureCapacity(int minCapacity) {
        int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)
            // any size if not default element table
            ? 0
            // larger than default for default empty table. It's already
            // supposed to be at default size.
            : DEFAULT_CAPACITY;

        if (minCapacity > minExpand) {
            ensureExplicitCapacity(minCapacity);
        }
    }
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }
private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
//可以看到，每次增长一半的容量
        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);
    }

• isEmpty()：判断是否为空
• contains(Object o)：判断是否存在元素
• indexOf(Object o)：寻找元素第一个位置并返回。
• lastIndexOf(Object o)：寻找元素倒数第一个位置并返回。
• Object clone()：克隆出一个新的ArrayList
• Object[] toArray():返回一个包含所有元素的数组
• 查找元素

public E get(int index) {
    //判断是否角标越界，越界IndexOutOfBoundsException
    rangeCheck(index);

    return elementData(index);
}

• 设置元素的数据

 public E set(int index, E element) {
    rangeCheck(index);

    E oldValue = elementData(index);
    elementData[index] = element;
    return oldValue;
}

• 添加元素

public boolean add(E e) {
    //先让数组扩容
    ensureCapacityInternal(size + 1); 
    //最后一个元素是新元素
    elementData[size++] = e;
    return true;
}

• 指定位置添加元素

public void add(int index, E element) {
//先检查越界
    rangeCheckForAdd(index);
//容量增加1
    ensureCapacityInternal(size + 1); 
//添加元素相对慢的原因所在
//复制数组，新元素索引之后的元素都复制到新数组
    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                     size - index);
    elementData[index] = element;
    size++;
}

• 删除元素

public E remove(int index) {
//先检查越界
    rangeCheck(index);
//此列表被结构修改的次数。
//在使用迭代器遍历的时候，用来检查列表中的元素是否发生结构性变化（列表元素//数量发生改变）了，
//主要在多线程环境下需要使用，防止一个线程正在迭代遍历，
//另一个线程修改了这个列表的结构。
//好好认识下这个异常：ConcurrentModificationException。
//ArrayList是非线程安全的。

    modCount++;
    E oldValue = elementData(index);

    int numMoved = size - index - 1;
    if (numMoved > 0)
    //还是需要挨个复制
    //删除元素相对慢的原因所在
        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                         numMoved);
    elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work

    return oldValue;
}

• 快速删除

    private void fastRemove(int index) {
    //修改次数+1
        modCount++;
        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        // clear to let GC do its work                     
        elementData[--size] = null; 
    }

• 清空（删除所有元素）

public void clear() {
    modCount++;

    // clear to let GC do its work
    for (int i = 0; i < size; i++)
        elementData[i] = null;

    size = 0;
}

• 检查是否越界,角标越界异常

private void rangeCheck(int index) {
    if (index >= size)
        throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}

• 与另外一个Collection取交集

//当集合A的大小改变的时候返回的是True,大小没有改变的时候返回的是False。
public boolean retainAll(Collection c) {
    Objects.requireNonNull(c);
    return batchRemove(c, true);
}

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总结

1. ArrayList 实际上是通过一个数组去保存数据的。当我们构造ArrayList时；若使用默认构造函数，则ArrayList的默认容量大小是10。
2. 当ArrayList容量不足以容纳全部元素时，ArrayList会重新设置容量：新的容量=“(原始容量x3)/2 + 1”。
3. ArrayList的克隆函数，即是将全部元素克隆到一个数组中。
4. 对于新增和删除操作add和remove索引之后的所有元素，ArrayList要移动数据,所以效率相对较低

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参考文章：

• list的删除操作
• Java 集合系列03之 ArrayList详细介绍(源码解析)和使用示例