Java常用集合ArrayList源码分析

        ArrayList作为日常开发工作中使用的高频集合，虽然自己已经熟练使用了该集合的某些API，但总是感觉欠点火候，近期静下心来，结合各方资料，自己阅读了一遍源码，记录一下自己的想法。

        ArrayList源码相比于其他集合来说，比较简单，我从上往下阅读，争取一行一行解析。源码主体第一行表明：Arraylist是一个具体的实现类，实现了List,RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable四个接口，RandomAccess,Cloneable, java.io.Serializable都是空接口，又称标记接口，空接口的作用是标识，给实现该接口的所有类打上标识,利用这个标识可以对这些类做统一的处理。List接口定义了几个常用待实现的方法：add、remove等，Arraylist又通过继承拥有了AbstractList和AbstractCollection的公共方法。

        ArrayList因为实现Serializable接口，ArrayList源码也规定了序列号Id,一方面可以方便序列化传输，另外一方面也可以避免因为修改ArrayList存储的元素引发序列号id改变导致无法解析传输的字节码。接着看成员变量：DEFAULT_CAPACITY规定了默认容量10，EMPTY_ELEMENTDATA和DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA定义了空数组对象，在这里没有使用null，可以减少对空对象的判断，因为被static final修饰，可以增加对象的重复利用，提高内存利用率。elementData数组表明ArrayList底层是数组，ArrayList底层的主要操作都是针对elementData，size是数组内的元素的数量，还有一个高频出现的变量modCount，该变量通过继承AbstractList获得，标识ArrayList被修改的次数。

接下来是ArrayList的构造函数，有三个：指定容量的构造函数、默认构造函数、参数为集合的构造函数。通过分析ArrayList(Collection c)，看到该方法最后调用 System.arraycopy(original, 0, copy, 0, Math.min(original.length,newLength))实现对象实例化，该方法参数的意义，需要重点理解，参数解释如下Object src : 原数组、 int srcPos : 从元数据的起始位置开始，Object dest : 目标数组、int destPos : 目标数组的开始起始位置、int length  :要copy的数组的长度。构造函数和成员变量介绍完之后，重点介绍几个方法。ensureExplicitCapacity(int minCapacity)该方法实现扩容。扩容前要modCount++，记录ArrayList被修改的次数，与该变量有关的异常是并发异常，后面可以重点介绍一下。扩容通过

int oldCapacity = elementData.length;

int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

实现原来数组1.5倍的扩容，扩容期间产生了一个新的数组对象

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));

size()和isEmpty()都是通过对成员变量size判断实现业务逻辑。接下来的contains，indexOf,lastIndexOf，都是通过对数组内元素的遍历实现逻辑判断。Get方法在通过下标校验后通过下标获得数组元素，add(E e)方法首先扩容，扩容成功后直接在数字尾部添加，而add(int index, E element)首先扩容，扩容后把目标位整体往后移动，使目标位空起来，最后将目标元素赋值到目标位置。remove(int index)与remove(Object o)和add(int index, E element)类似，都是先定位到元素下标，实现元素的移动。ArrayList的其他方法如：addAll，removeRange等都是通过对数组的操作实现业务逻辑。接下来重点说下modCount这个变量的作用。上文讲到，modCount记录ArrayList被修改的次数，与该变量有关的异常是并发异常。在ArrayList中，modCount的操作主要和遍历器有关系。遍历器作为内部类，可直接引用ArrayList的成员变量modCount，并复制给遍历器的成员变量expectedModCount，同时因为遍历器内部每次遍历都复制了ArrayList的数组变量elementData，如果遍历期间发生遍历器的成员变量modCount !=expectedModCount，就会报并发异常ConcurrentModificationException。上面讲述的就是ArrayList的常用方法讲解，此外，还有几个小知识点可以补充一下：

1、 ArrayList的foreach是个语法糖，经过编译之后变成了遍历器；

2、1.8新增内部Spliterator是个强化版的foreach，利用二分法可以实现多线程遍历；

3、 [endif]size变量是记录ArrayList中的元素的个数的，而内部数组length呢？这里我们首先需要知道ArrayList的实现是基于数组的，但是数组的长度是可以动态扩增的。因此，初始化创建一个ArrayList的，它会分配一个长度很小的数组，随着数据的增大，数组的长度也会进行动态扩增的

举一个例如，如下是一个模拟的数据，假设这是一个ArrayList对象的内部数组，现在数组的length为7，ArrayList对象的size为5。

4、Arrays.asList()返回的ArrayList是工具类Arrays的内部类，实现类List接口，没有add方法，一般写操作可以通过ArrayList的有参构造方法转换。