ArrayList源码学习笔记（3）
时隔两年，重新读ArrayList源码，轻松了很多，以问题的方式记录一下收获
- 装饰器模式
注释中提到ArrayList本身不是线程安全的，注释如下：
* Note that this implementation is not synchronized.
* If multiple threads access an ArrayList instance concurrently,
* and at least one of the threads modifies the list structurally, it
* must be synchronized externally. (A structural modification is
* any operation that adds or deletes one or more elements, or explicitly
* resizes the backing array; merely setting the value of an element is not
* a structural modification.) This is typically accomplished by
* synchronizing on some object that naturally encapsulates the list.
*
* If no such object exists, the list should be "wrapped" using the
* {@link Collections#synchronizedList Collections.synchronizedList}
* method. This is best done at creation time, to prevent accidental
* unsynchronized access to the list:
* List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(...));
如果要想做到线程安全，需要对某个对象加锁的方式来实现，实现应当如下
synchronized(ojb) {
list.add(item);
}
如果没有这么做，可以使用Collections.synchronizedList对ArrayList包装，并且最好是在一开始定义list的时候就进行包装，避免有的地方使用了未包装的原始list，代码如下：
List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(...));
- 类签名里既然继承了AbstractList，为什么还要写implements List
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
应该是作者写错了，后来没改回来只是觉得没有必要且保持和旧版本的一致了。参考博客 以及 stackOverFlow问答
- DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
这是在无参构造函数使用的存储数据，默认不分配数组且空数组也复用，这内存节省到极致了，值得学习。
/**
* 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.
*/
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
- 存储结构：Object[] elementData
为什么使用Object？这个是java对于泛型的使用上有一些约束。如果直接创建T[]数组，会报错，因为编译器会进行类型擦除，并不能知道这个T类型是什么。所以干脆创建Object[]数组。（这个参考自 ArrayList 解析）
鉴于泛型擦除，list只能做编译期的类型校验，运行时是无法校验的，除非有类型强转。
public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
List list1 = list;
list1.add("xx");
System.out.println(list);
}
输出：[1, xx]
- elementData前的transient关键字
意思是序列化时忽略，writeObject和readObject单独实现。这两个方法必须声明为private，在java.io.ObjectStreamClass#getPrivateMethod()方法中通过反射获取到writeObject()这个方法。
elementData定义为transient的优势：自己根据size序列化真实的元素，而不是根据数组的长度序列化元素，减少了空间占用。 - ensureExplicitCapacity直接进行了modCount++，我觉得不妥
源码如下，其实下面的if语句为false的时候，grow不会执行，也就不会对list进行修改，所以modCount理论上不应该增加。
结合add和remove方法来看，这么写是因为add和remove方法会调用ensureExplicitCapacity，所以将modCount++的动作下沉了。
但是public方法ensureCapacity，也调用了ensureExplicitCapacity，而不一定会产生结构修改，除非size需要调整。所以这里的语义不太合理了。
/**
* 对外提供的方法，可以通过调用这个方法，在要写入大批数据之前进行容量保障，避免出现频繁扩容
**/
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);
}
}
/**
* 内部私有实现
**/
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
- MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8
最大大小设置的是int最大值-8，一堆讨论为什么要减8的以及实际上容量也能设置为int最大值的，这个暂时跳过。
想到了另外一个问题，size的返回结果是int，那超出int怎么办？为什么不能设置为long？不能设置为long的原因很好理解，因为没必要，一般不会这么大，而且用long就会占用更多内存。那么超出int怎么办？没找到方法，或许自行设计一个复杂结构 - 扩容是newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)，每次扩50%
- rangeCheckForAdd
针对add和addAll方法会多校验一下index<0，为什么remove不需要校验呢？不太理解 - 代码风格：a方法调用了b方法，b方法写在a方法后面，更容易阅读。
- fastRemove方法
去掉了index校验，只供内部使用，真的是太细了。对性能压榨到了极致
/**
* 公共方法，删除指定index的元素，有range校验
**/
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue = elementData(index);
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;
}
/**
* 公共方法，删除指定对象，在查找到对象之后，获取其index，通过调用fastRemove进行删除
**/
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
fastRemove(index);
return true;
}
} else {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
/**
* 私有方法，删除指定index的元素，只供内部使用，因此没有做range校验
**/
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
}
- batchRemove用了读写双指针来实现数据删除过程中的就地挪动
有时候做算法题就会看到一些双指针解决的问题，jdk源码里就有相应实现
/**
* 删除给定集合的元素，它调用了batchRemove方法
**/
public boolean removeAll(Collection<?> c) {
Objects.requireNonNull(c);
return batchRemove(c, false);
}
/**
* 保留给定集合的元素，它调用了batchRemove方法
**/
public boolean retainAll(Collection<?> c) {
Objects.requireNonNull(c);
return batchRemove(c, true);
}
/**
* 批量删除方法，可以通过complement来控制传入的集合中的原始是需要删除还是保留
* r、w双指针实现就地修改
**/
private boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement) {
final Object[] elementData = this.elementData;
int r = 0, w = 0;
boolean modified = false;
try {
for (; r < size; r++)
if (c.contains(elementData[r]) == complement)
elementData[w++] = elementData[r];
} finally {
// Preserve behavioral compatibility with AbstractCollection,
// even if c.contains() throws.
if (r != size) {
System.arraycopy(elementData, r,
elementData, w,
size - r);
w += size - r;
}
if (w != size) {
// clear to let GC do its work
for (int i = w; i < size; i++)
elementData[i] = null;
modCount += size - w;
size = w;
modified = true;
}
}
return modified;
}
- modcount，是一个体系化的事情，是保证遍历的快速失败。需要保证每个影响正确性的地方都修改到，那么怎么保证呢？根据注释来看，是所有会导致list产生结构性变化的地方都需要修改modcount。然后确定方法中是否需要修改modCount就有根据了。