ArrayList-源码解读

简介：

ArrayList是 List 接口的一个实现类，它是程序中最常见的一种集合。

在 ArrayList 内部封装了一个长度可变的数组对象，当存入的元素超过数组长度时，ArrayList 会在内存中分配一个更大的数组来存储这些元素，因此可以将 ArrayList 集合看作一个长度可变的数组。

正是由于 ArrayList 内部的数据存储结构是数组形式，在增加或删除指定位置的元素时，会创建新的数组，效率比较低，因此不适合做大量的增删操作。但是，这种数组结构允许程序通过索引的方式来访问元素，因此使用 ArrayList 集合在遍历和查找元素时显得非常高效。

以下我会通过一个简单的 Demo 去阅读 ArrayList 的源码，分析它为什么可以自动扩容

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源码解析

结论（先给出结论便于理解）：

• 1）ArrayList 中维护了一个 Object 类型的数组 elementData
• 2）当创建 ArrayList 对象时，如果使用的是无参构造器，则初始 elementData 容器为 0，第一次添加，则扩容 elementData 为 10，如需再次扩容，则扩容 elementData 为 `1.5 倍
• 3）如果使用的是指定大小的构造器，则初始 elementData 容器为指定大小，如果需要扩容，则直接扩容 elementData 为 1.5 倍

PS：以下源码来源于 JDK1.8

这里我写了一个测试方法，通过 debug 的方式去阅读源码，打上断点，运行

如果你是使用 IDEA 通过 Debug去阅读源码的话，建议把箭头所指的勾选给去掉，这样看到的信息会比较全一点。

先执行以下这行代码

        // 使用无参构造创建 ArrayList 对象
        ArrayList list = new ArrayList();

无参构造方法源码：

程序会走到 ArrayList 类的无参构造方法中，执行 this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; 这样一段代码

跟进 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA ，它默认是一个空的 Object[] 数组对象。

所以在使用无参构造创建 ArrayList 对象时，ArrayList 对象中的 elementData 属性初始化的时候就是一个 Object 类型的空数组。

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接着执行以下代码往集合中添加元素

        // 添加元素
        list.add(1);

add() 方法源码：

进入 ArrayList 类的 add 方法中

该方法中做了两件事：

• ① 确定当前集合是否需要扩容；
• ② 对数组的下一个坐标进行赋值

这里最主要的就是 ensureCapacityInternal() 这个方法，进入该方法

• ① 会先判断 elementData 是否为空集合 {}，

  • 如果为空集合的话就需要确定最小容量 minCapacity，跟进 DEFAULT_CAPACITY 属性发现默认为 10
    
    方法参数minCapacity 等于 size + 1，所以说如果没有指定集合长度，在第一次添加元素的时候，集合初始化大小为 10

• ② 再进入到 ensureExplicitCapacity() 该方法中

该方法

• ① modCount++，modCount 是用于记录当前集合被修改的次数，它的意义就是为了防止多个线程同时去修改而出现异常
  
• ② 判断最小容量是否大于当前集合的容量
  • 如果大于，则进入真正的扩容grow()方法
  • 如果小于，则表示不需要扩容

以上代码就是底层扩容的核心了，大概逻辑如下：

• ① 第一次扩容 newCapacity = 最小容量
• ② 第二次及其以后，都是按照集合大小的 1.5 倍进行扩容
• ③ 扩容使用的是 Arrays.copyOf() 方法

grow() 方法执行完以后，回到 add() 方法中，elementData 就有空间了，如果是使用无参构造创建的集合，并且第一次添加元素，那么 elementData = [null,null,null,null,null,null,null,null,null,null]。

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接着执行是有参构造的代码

		// 使用有参构造创建 ArrayList 对象，指定大小为 5
        ArrayList initList = new ArrayList(5);
        // 添加元素
        initList.add(1);

有参构造方法源码：

这段代码的逻辑就是将 elementData 赋值为指定大小的 Object 数组对象，指定大小为负数的话就会抛出异常

之后又进入 add() 方法中

结论

• 1）ArrayList 中维护了一个 Object 类型的数组 elementData
• 2）当创建 ArrayList 对象时，如果使用的是无参构造器，则初始 elementData 容器为 0，第一次添加，则扩容 elementData 为 10，如需再次扩容，则扩容 elementData 为 `1.5 倍
• 3）如果使用的是指定大小的构造器，则初始 elementData 容器为指定大小，如果需要扩容，则直接扩容 elementData 为 1.5 倍