JDK源码分析-ArrayList分析
花了两个晚上的时间研究了一下ArrayList的源码,
ArrayList 继承自AbstractList 并且实现了List, RandomAccess, Cloneable, Serializable
通过实现这三个接口 就具备了他们的功能
RandomAccess 用来表明其支持快速（通常是固定时间）随机访问
Cloneable可以克隆对象
Serializable 对象序列化就是把一个对象变为二进制的数据流的一种方法，通过对象序列化可以方便地实现对象的传输和存储,Serializable 接口里面什么都没有，只是用来标识的，只有实现了该接口 就表名可以被序列化
下面看看ArrayList 整体架构。
集合的顶层接口就是Collection，它继承Iterable(Iterator是一个接口，它是集合的迭代器。集合可以通过Iterator去遍历集合中的元素。Iterator提供的API接口，包括：是否存在下一个元素、获取下一个元素、删除当前元素。)，Collection是高度抽象出来的集合，它包含了集合的基本操作和属性。定义了一些方法，见如下源码
看一下它的源码
package java.util; public interface Collection<E> extends Iterable<E> { //返回此 collection 中的元素数 int size(); //如果此 collection 不包含元素，则返回 true boolean isEmpty(); // 如果此 collection 包含指定的元素，则返回 true。 boolean contains(Object o); //返回在此 collection 的元素上进行迭代的迭代器 Iterator<E> iterator(); //返回包含此 collection 中所有元素的数组 Object[] toArray(); //返回包含此 collection 中所有元素的数组；返回数组的运行时类型与指定数组的运行时类型相同 <T> T[] toArray(T[] a); /**确保此 collection 包含指定的元素（可选操作）。 *如果此 collection 由于调用而发生更改，则返回 true。 */（如果此 collection 不允许有重复元素，并且已经包含了指定的元素，则返回 false。） boolean add(E e); //从此 collection 中移除指定元素的单个实例 boolean remove(Object o); //如果此 collection 包含指定 collection 中的所有元素，则返回 true boolean containsAll(Collection<?> c); //将指定 collection 中的所有元素都添加到此 collection 中 boolean addAll(Collection<? extends E> c); //移除此 collection 中那些也包含在指定 collection 中的所有元素 boolean removeAll(Collection<?> c); //仅保留此 collection 中那些也包含在指定 collection 的元素 boolean retainAll(Collection<?> c); //移除此 collection 中的所有元素 void clear(); //比较此 collection 与指定对象是否相等。 boolean equals(Object o); //返回此 collection 的哈希码值 int hashCode(); } ArrayList 继承自AbstractList ,来看看AbstractList
AbstractList是一个继承于AbstractCollection，并且实现List接口的抽象类。它实现了List中除size()、get(int location)之外的函数。
AbstractList的主要作用：它实现了List接口中的大部分函数。从而方便其它类继承List。
另外，和AbstractCollection相比，AbstractList抽象类中，实现了iterator()接口。
AbstractList源码如下：
/* *此类提供 List 接口的骨干实现，以最大限度地减少实现“随机访问”数据存储（如数组）支持的该接口所需的工作。 *AbstractList是一个继承于AbstractCollection，并且实现List接口的抽象类。它实现了List中除size()、get(int location)之外的函数。 *AbstractList的主要作用：它实现了List接口中的大部分函数。从而方便其它类继承List。 *另外，和AbstractCollection相比，AbstractList抽象类中，实现了iterator()接口。 */
package java.util;
public abstract class AbstractList<E> extends AbstractCollection<E> implements List<E> {
/** *唯一的构造方法。（由子类构造方法调用，通常是隐式的。） */
protected AbstractList() {
}
//将指定的元素添加到此列表的尾部
public boolean add(E e) {
add(size(), e);//调用了在指定位置添加元素的方法
return true;
}
//返回列表中指定位置的元素。
abstract public E get(int index);
//用指定元素替换列表中指定位置的元素
public E set(int index, E element) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
//在列表的指定位置插入指定元素
public void add(int index, E element) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
//移除列表中指定位置的元素
public E remove(int index) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
//返回此列表中第一次出现的指定元素的索引；如果此列表不包含该元素，则返回 -1。
public int indexOf(Object o) {
ListIterator<E> it = listIterator();
if (o==null) {
while (it.hasNext())
if (it.next()==null)
return it.previousIndex();
} else {
while (it.hasNext())
if (o.equals(it.next()))
return it.previousIndex();
}
return -1;
}
//返回此列表中最后出现的指定元素的索引；如果列表不包含此元素，则返回 -1
public int lastIndexOf(Object o) {
ListIterator<E> it = listIterator(size());
if (o==null) {
while (it.hasPrevious())
if (it.previous()==null)
return it.nextIndex();
} else {
while (it.hasPrevious())
if (o.equals(it.previous()))
return it.nextIndex();
}
return -1;
}
//从此列表中移除所有元素
public void clear() {
removeRange(0, size());
}
//将指定 collection 中的所有元素都插入到列表中的指定位置
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
rangeCheckForAdd(index);
boolean modified = false;
for (E e : c) {
add(index++, e);
modified = true;
}
return modified;
}
//返回在此列表的元素上进行迭代的迭代器
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
//返回此列表元素的列表迭代器
public ListIterator<E> listIterator() {
return listIterator(0);
}
//返回列表中元素的列表迭代器（按适当顺序），从列表的指定位置开始
public ListIterator<E> listIterator(final int index) {
rangeCheckForAdd(index);
return new ListItr(index);
}
//内部类
private class Itr implements Iterator<E> {
/** * Index of element to be returned by subsequent call to next. */
int cursor = 0;
/** * Index of element returned by most recent call to next or * previous. Reset to -1 if this element is deleted by a call * to remove. */
int lastRet = -1;
/** * The modCount value that the iterator believes that the backing * List should have. If this expectation is violated, the iterator * has detected concurrent modification. */
int expectedModCount = modCount;
public boolean hasNext() {
return cursor != size();
}
public E next() {
checkForComodification();
try {
int i = cursor;
E next = get(i);
lastRet = i;
cursor = i + 1;
return next;
} catch (IndexOutOfBoundsException e) {
checkForComodification();
throw new NoSuchElementException();
}
}
public void remove() {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
AbstractList.this.remove(lastRet);
if (lastRet < cursor)
cursor--;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException e) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
//内部类
private class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {
ListItr(int index) {
cursor = index;
}
public boolean hasPrevious() {
return cursor != 0;
}
public E previous() {
checkForComodification();
try {
int i = cursor - 1;
E previous = get(i);
lastRet = cursor = i;
return previous;
} catch (IndexOutOfBoundsException e) {
checkForComodification();
throw new NoSuchElementException();
}
}
public int nextIndex() {
return cursor;
}
public int previousIndex() {
return cursor-1;
}
public void set(E e) {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
AbstractList.this.set(lastRet, e);
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
public void add(E e) {
checkForComodification();
try {
int i = cursor;
AbstractList.this.add(i, e);
lastRet = -1;
cursor = i + 1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
}
//返回列表中指定的 fromIndex（包括 ）和 toIndex（不包括）之间的部分视图。（
public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
return (this instanceof RandomAccess ?
new RandomAccessSubList<>(this, fromIndex, toIndex) :
new SubList<>(this, fromIndex, toIndex));
}
//将指定的对象与此列表进行相等性比较。
public boolean equals(Object o) {
if (o == this)
return true;
if (!(o instanceof List))
return false;
ListIterator<E> e1 = listIterator();
ListIterator e2 = ((List) o).listIterator();
while (e1.hasNext() && e2.hasNext()) {
E o1 = e1.next();
Object o2 = e2.next();
if (!(o1==null ? o2==null : o1.equals(o2)))
return false;
}
return !(e1.hasNext() || e2.hasNext());
}
//返回此列表的哈希码值
public int hashCode() {
int hashCode = 1;
for (E e : this)
hashCode = 31*hashCode + (e==null ? 0 : e.hashCode());
return hashCode;
}
//从此列表中移除索引在 fromIndex（包括）和 toIndex（不包括）之间的所有元素
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
ListIterator<E> it = listIterator(fromIndex);
for (int i=0, n=toIndex-fromIndex; i<n; i++) {
it.next();
it.remove();
}
}
protected transient int modCount = 0;
private void rangeCheckForAdd(int index) {
if (index < 0 || index > size())
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private String outOfBoundsMsg(int index) {
return "Index: "+index+", Size: "+size();
}
}
class SubList<E> extends AbstractList<E> {
private final AbstractList<E> l;
private final int offset;
private int size;
SubList(AbstractList<E> list, int fromIndex, int toIndex) {
if (fromIndex < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException("fromIndex = " + fromIndex);
if (toIndex > list.size())
throw new IndexOutOfBoundsException("toIndex = " + toIndex);
if (fromIndex > toIndex)
throw new IllegalArgumentException("fromIndex(" + fromIndex +
") > toIndex(" + toIndex + ")");
l = list;
offset = fromIndex;
size = toIndex - fromIndex;
this.modCount = l.modCount;
}
public E set(int index, E element) {
rangeCheck(index);
checkForComodification();
return l.set(index+offset, element);
}
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
checkForComodification();
return l.get(index+offset);
}
public int size() {
checkForComodification();
return size;
}
public void add(int index, E element) {
rangeCheckForAdd(index);
checkForComodification();
l.add(index+offset, element);
this.modCount = l.modCount;
size++;
}
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);
checkForComodification();
E result = l.remove(index+offset);
this.modCount = l.modCount;
size--;
return result;
}
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
checkForComodification();
l.removeRange(fromIndex+offset, toIndex+offset);
this.modCount = l.modCount;
size -= (toIndex-fromIndex);
}
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(size, c);
}
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
rangeCheckForAdd(index);
int cSize = c.size();
if (cSize==0)
return false;
checkForComodification();
l.addAll(offset+index, c);
this.modCount = l.modCount;
size += cSize;
return true;
}
public Iterator<E> iterator() {
return listIterator();
}
public ListIterator<E> listIterator(final int index) {
checkForComodification();
rangeCheckForAdd(index);
return new ListIterator<E>() {
private final ListIterator<E> i = l.listIterator(index+offset);
public boolean hasNext() {
return nextIndex() < size;
}
public E next() {
if (hasNext())
return i.next();
else
throw new NoSuchElementException();
}
public boolean hasPrevious() {
return previousIndex() >= 0;
}
public E previous() {
if (hasPrevious())
return i.previous();
else
throw new NoSuchElementException();
}
public int nextIndex() {
return i.nextIndex() - offset;
}
public int previousIndex() {
return i.previousIndex() - offset;
}
public void remove() {
i.remove();
SubList.this.modCount = l.modCount;
size--;
}
public void set(E e) {
i.set(e);
}
public void add(E e) {
i.add(e);
SubList.this.modCount = l.modCount;
size++;
}
};
}
public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
return new SubList<>(this, fromIndex, toIndex);
}
private void rangeCheck(int index) {
if (index < 0 || index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private void rangeCheckForAdd(int index) {
if (index < 0 || index > size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private String outOfBoundsMsg(int index) {
return "Index: "+index+", Size: "+size;
}
private void checkForComodification() {
if (this.modCount != l.modCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
class RandomAccessSubList<E> extends SubList<E> implements RandomAccess {
RandomAccessSubList(AbstractList<E> list, int fromIndex, int toIndex) {
super(list, fromIndex, toIndex);
}
public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
return new RandomAccessSubList<>(this, fromIndex, toIndex);
}
}
AbstractList继承自AbstractCollection，来看看AbstractCollection吧
此类提供 Collection 接口的骨干实现，以最大限度地减少了实现此接口所需的工作
package java.util; //此类提供 Collection 接口的骨干实现，以最大限度地减少了实现此接口所需的工作 public abstract class AbstractCollection<E> implements Collection<E> { protected AbstractCollection() { } //返回在此 collection 中的元素上进行迭代的迭代器。 public abstract Iterator<E> iterator(); //返回此 collection 中的元素数 public abstract int size(); //如果此 collection 不包含元素，则返回 true。 public boolean isEmpty() { return size() == 0; } /** * *如果此 collection 包含指定的元素，则返回 true。 *更确切地讲，当且仅当此 collection 至少包含一个满足 (o==null ? e==null : o.equals(e)) 的元素 e 时，返回 true。 *此实现在 collection 中的元素上进行迭代，并依次检查每个元素以确定其是否与指定的元素相等。 */ public boolean contains(Object o) { Iterator<E> it = iterator(); if (o==null) { while (it.hasNext()) if (it.next()==null) return true; } else { while (it.hasNext()) if (o.equals(it.next())) return true; } return false; } //返回包含此 collection 中所有元素的数组 public Object[] toArray() { Object[] r = new Object[size()];//创建一个长度为size(集合元素的个数)的数组 存集合中的所有元素 Iterator<E> it = iterator(); for (int i = 0; i < r.length; i++) { if (! it.hasNext()) // 原始数组的元素比指定的长度小 // copyOf(T[] original, int newLength) 复制指定的数组，以使副本具有指定的长度。 return Arrays.copyOf(r, i); r[i] = it.next();//把集合中的元素赋值给临时数组 } return it.hasNext() ? finishToArray(r, it) : r; //返回临时数组 } //返回包含此 collection 中所有元素的数组；类型与指定数组的运行时类型相同 public <T> T[] toArray(T[] a) { int size = size(); T[] r = a.length >= size ? a : (T[])java.lang.reflect.Array .newInstance(a.getClass().getComponentType(), size); Iterator<E> it = iterator(); for (int i = 0; i < r.length; i++) { if (! it.hasNext()) { // fewer elements than expected if (a != r) return Arrays.copyOf(r, i); r[i] = null; // null-terminate return r; } r[i] = (T)it.next(); } return it.hasNext() ? finishToArray(r, it) : r; } private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8; private static <T> T[] finishToArray(T[] r, Iterator<?> it) { int i = r.length; while (it.hasNext()) { int cap = r.length; if (i == cap) { int newCap = cap + (cap >> 1) + 1; // overflow-conscious code if (newCap - MAX_ARRAY_SIZE > 0) newCap = hugeCapacity(cap + 1); r = Arrays.copyOf(r, newCap); } r[i++] = (T)it.next(); } // trim if overallocated return (i == r.length) ? r : Arrays.copyOf(r, i); } private static int hugeCapacity(int minCapacity) { if (minCapacity < 0) // overflow throw new OutOfMemoryError ("Required array size too large"); return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE; } //确保此 collection 包含指定的元素 public boolean add(E e) { throw new UnsupportedOperationException(); } //从此 collection 中移除指定元素的单个实例 public boolean remove(Object o) { Iterator<E> it = iterator(); if (o==null) { while (it.hasNext()) { if (it.next()==null) { it.remove(); return true; } } } else { while (it.hasNext()) { if (o.equals(it.next())) { it.remove(); return true; } } } return false; } //如果此 collection 包含指定 collection 中的所有元素，则返回 true。 public boolean containsAll(Collection<?> c) { for (Object e : c) if (!contains(e)) return false; return true; } //将指定 collection 中的所有元素都添加到此 collection 中 public boolean addAll(Collection<? extends E> c) { boolean modified = false; for (E e : c) if (add(e)) modified = true; return modified; } //移除此 collection 中那些也包含在指定 collection 中的所有元素 public boolean removeAll(Collection<?> c) { boolean modified = false; Iterator<?> it = iterator(); while (it.hasNext()) { if (c.contains(it.next())) { it.remove(); modified = true; } } return modified; } //仅保留此 collection 中那些也包含在指定 collection 的元素 public boolean retainAll(Collection<?> c) { boolean modified = false; Iterator<E> it = iterator(); while (it.hasNext()) { if (!c.contains(it.next())) { it.remove(); modified = true; } } return modified; } //移除此 collection 中的所有元素 public void clear() { Iterator<E> it = iterator(); while (it.hasNext()) { it.next(); it.remove(); } } //返回此 collection 的字符串表示形式 public String toString() { Iterator<E> it = iterator(); if (! it.hasNext()) return "[]"; StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.append('['); for (;;) { E e = it.next(); sb.append(e == this ? "(this Collection)" : e); if (! it.hasNext()) return sb.append(']').toString(); sb.append(',').append(' '); } } } ArrayList和AbstractList都实现了List接口，List继承自Collection ，它自然就包含了Collection中的全部函数接口；由于List是有序队列，它也额外的有自己的API接口。主要有“添加、删除、获取、修改指定位置的元素”、“获取List中的子队列”等。
下面看源码
//List继承自Collection 而Collection又继承自 Iterable
package java.util;
public interface List<E> extends Collection<E> {
//返回列表中的元素数。
int size();
//判断列表是否为空 如果列表不包含元素，则返回 true。
boolean isEmpty();
//判断列表中是否包含某个元素 如果列表包含指定的元素，则返回 true。
boolean contains(Object o);
//返元素迭代的迭代器。
Iterator<E> iterator();
// 返回列表中的所有元素的数组
Object[] toArray();
// 返回列表中的所有元素的数组,返回数组的运行时类型是指定数组的运行时类型。
<T> T[] toArray(T[] a);
//向列表的尾部添加指定的元素
boolean add(E e);
//从此列表中移除第一次出现的指定元素（如果存在）
boolean remove(Object o);
//如果列表包含指定 collection 的所有元素，则返回 true。
boolean containsAll(Collection<?> c);
//添加指定 collection 中的所有元素到此列表的结尾，
boolean addAll(Collection<? extends E> c);
//将指定 collection 中的所有元素都插入到列表中的指定位置
boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c);
//从列表中移除指定 collection 中包含的其所有元素
boolean removeAll(Collection<?> c);
//仅在列表中保留指定 collection 中所包含的元素
boolean retainAll(Collection<?> c);
//从列表中移除所有元素
void clear();
//比较指定的对象与列表是否相等
boolean equals(Object o);
//返回列表的哈希码值
int hashCode();
//返回列表中指定位置的元素。
E get(int index);
//用指定元素替换列表中指定位置的元素
E set(int index, E element);
//在列表的指定位置插入指定元素
void add(int index, E element);
//移除列表中指定位置的元素
E remove(int index);
//返回此列表中第一次出现的指定元素的索引
int indexOf(Object o);
//返回此列表中最后出现的指定元素的索引；如果列表不包含此元素，则返回 -1。
int lastIndexOf(Object o);
//返回此列表元素的列表迭代器
ListIterator<E> listIterator(int index);
//返回列表中指定的 fromIndex（包括 ）和 toIndex（不包括）之间的部分视图。
List<E> subList(int fromIndex, int toIndex);
}
绕了这么久，还没有到正题ArrayList，下面马上分析ArrayList，没办法，要分析他，自然得分析他的前因后果，得知道他从哪来，所有介绍了一下他的父类以及和他的父类有关的接口和类
ArrayList包含了两个重要的对象：elementData 和 size。
(01) elementData 是”Object[] 类型的数组”，它保存了添加到ArrayList中的元素。实际上，elementData是个动态数组，我们能通过构造函数 ArrayList(int initialCapacity)来执行它的初始容量为initialCapacity；如果通过不含参数的构造函数ArrayList()来创建 ArrayList，则elementData的容量默认是10。elementData数组的大小会根据ArrayList容量的增长而动态的增长，具 体的增长方式，请参考源码分析中的ensureCapacity()函数。
(02) size 则是动态数组的实际大小。
protected transient int modCount表示已从结构上修改 此列表的次数。从结构上修改是指更改列表的大小，或者打乱列表，从而使正在进行的迭代产生错误的结果。 此字段由 iterator 和 listIterator 方法返回的迭代器和列表迭代器实现使用。如果意外更改了此字段中的值，则迭代器（或列表迭代器）将抛出 ConcurrentModificationException 来响应next、remove、previous、set 或 add 操作。在迭代期间面临并发修改时，它提供了快速失败 行为，而不是非确定性行为
还有一个从父类继承的属性需要注意一下
protected transient int modCount 从父类AbstractList继承而来 已从结构上修改 此列表的次数。从结构上修改是指更改列表的大小，或者打乱列表，从而使正在进行的迭代产生错误的结果。此字段由 iterator 和 listIterator 方法返回的迭代器和列表迭代器实现使用。 如果意外更改了此字段中的值，则迭代器（或列表迭代器）将抛出 ConcurrentModificationException 来响应 next、remove、previous、set 或 add 操作。在迭代期间面临并发修改时，它提供了快速失败 行为，而不是非确定性行为。
下面直接看源码，所有分析都在源码的注释中
//RandomAccess 用来表明其支持快速（通常是固定时间）随机访问
//Cloneable可以克隆对象
//Serializable 对象序列化就是把一个对象变为二进制的数据流的一种方法，通过对象序列化可以方便地实现对象的传输和存储
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
// protected transient int modCount 从父类AbstractList继承而来 已从结构上修改 此列表的次数。从结构上修改是指更改列表的大小，或者打乱列表，
// 从而使正在进行的迭代产生错误的结果。
// 此字段由 iterator 和 listIterator 方法返回的迭代器和列表迭代器实现使用。
// 如果意外更改了此字段中的值，则迭代器（或列表迭代器）将抛出 ConcurrentModificationException 来响应
// next、remove、previous、set 或 add 操作。在迭代期间面临并发修改时，它提供了快速失败 行为，而不是非确定性行为。
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
/** * transient的作用 一个对象只要实现了Serilizable接口，这个对象就可以被序列化， * java的这种序列化模式为开发者提供了很多便利，可以不必关系具体序列化的过程， * 只要这个类实现了Serilizable接口，这个的所有属性和方法都会自动序列化。 但是有种情况是有些属性是不需要序列号的，所以就用到这个关键字。 * 只需要实现Serilizable接口， 将不需要序列化的属性前添加关键字transient，序列化对象的时候， * 这个属性就不会序列化到指定的目的地中。 The capacity of the ArrayList is the length of this * array buffer. */
private transient Object[] elementData; // Object[]类型的数组，保存了添加到ArrayList中的元素。ArrayList的容量是该Object[]类型数组的长度
/** * The size of the ArrayList (the number of elements it contains). * * @serial */
private int size;// 数组实际长度的大小 小于elementData.length
/** * 构造一个具有指定初始容量的空列表。 参数：initialCapacity - 列表的初始容量 */
public ArrayList(int initialCapacity) {
super();
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: " + initialCapacity);
this.elementData = new Object[initialCapacity];
}
/** * 构造一个初始容量为 10 的空列表 */
public ArrayList() {
this(10);
}
/** * 构造一个包含指定 collection 的元素的列表 */
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray();
size = elementData.length;
// c.toArray 可能不是返回一个 Object[]
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
}
/** * 将底层数组的容量调整为当前实际元素的大小，来释放空间 */
public void trimToSize() {
modCount++;
//当前数组的容量
int oldCapacity = elementData.length;
// 如果当前实际元素大小 小于 当前数组的容量，则进行缩容
if (size < oldCapacity) {
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
}
}
/** * 拓容 * 如有必要，增加此 ArrayList 实例的容量，以确保它至少能够容纳最小容量参数所指定的元素数。 * * @param minCapacity * minCapacity - 所需的最小容量 */
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity > 0)
ensureCapacityInternal(minCapacity);
}
//数组容量检查，不够时则进行扩容
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
// 最小需要的容量大于当前数组的长度则进行扩容
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
/** * The maximum size of array to allocate. Some VMs reserve some header words * in an array. Attempts to allocate larger arrays may result in * OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit */
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
/** * 数组拓容 * minCapacity 最小需要的容量 */
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
//当前数组的容量
int oldCapacity = elementData.length;
//拓容数组容量
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
// 如果新扩容的数组长度还是比最小需要的容量小，则以最小需要的容量为长度进行扩容
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
//如果最小需要的容量比数组定义好的最大长度还大,则进行紧急拓容
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
// 进行数据拷贝，Arrays.copyOf底层实现是System.arrayCopy()
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
//紧急拓容 直接把数组容量拓展到Integer.MAX_VALUE
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE;
}
/** * Returns the number of elements in this list. * * @return the number of elements in this list */
public int size() {
return size;
}
/** * Returns <tt>true</tt> if this list contains no elements. * * @return <tt>true</tt> if this list contains no elements */
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
// 如果此列表中包含指定的元素，则返回 true。
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) >= 0;
}
// 返回此列表中首次出现的指定元素的索引，或如果此列表不包含元素，则返回 -1
public int indexOf(Object o) {
if (o == null) {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (elementData[i] == null)
return i;
} else {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
// 返回此列表中最后一次出现的指定元素的索引，或如果此列表不包含索引，则返回 -1
public int lastIndexOf(Object o) {
if (o == null) {
for (int i = size - 1; i >= 0; i--)
if (elementData[i] == null)
return i;
} else {
for (int i = size - 1; i >= 0; i--)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
/** * 返回此 ArrayList 实例的浅表副本 */
public Object clone() {
try {
@SuppressWarnings("unchecked")
ArrayList<E> v = (ArrayList<E>) super.clone();
v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
v.modCount = 0;
return v;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// this shouldn't happen, since we are Cloneable
throw new InternalError();
}
}
/** * 返回包含此列表中所有元素的数组 */
public Object[] toArray() {
return Arrays.copyOf(elementData, size);
}
/** * 返回包含此列表中所有元素的数组；返回数组的运行时类型是指定数组的运行时类型 */
@SuppressWarnings("unchecked")
public <T> T[] toArray(T[] a) {
if (a.length < size)
// Make a new array of a's runtime type, but my contents:
return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());
System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);
if (a.length > size)// 数组的长度比列表的元素数量多
a[size] = null;// 多余的用null填充
return a;
}
// Positional Access Operations取出elementData数组的下标为index的element
@SuppressWarnings("unchecked")
//返回index所在位置的元素的函数
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}
/** * 返回此列表中指定位置上的元素 */
public E get(int index) {
//数组越界检查
rangeCheck(index);
//返回index所在位置的元素
return elementData(index);
}
/** * 用指定的元素替代此列表中指定位置上的元素。 */
public E set(int index, E element) {
//数组越界检查
rangeCheck(index);
// 取出要更新位置的元素，供返回使用
E oldValue = elementData(index);
// 将e赋值到该位置
elementData[index] = element;
//返回旧元素
return oldValue;
}
/** * 将指定的元素添加到此列表的尾部。 */
public boolean add(E e) {
// 数组拓容
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
// 将e放到列表尾部 容量加1
elementData[size++] = e;
return true;
}
/** * 将指定的元素插入此列表中的指定位置。 */
public void add(int index, E element) {
//// 判断索引是否越界。
rangeCheckForAdd(index);
// 数组拓容
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
// 对数组进行复制处理，目的就是空出index的位置插入element，并将index后的元素位移一个位置
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);
// 将指定的index位置赋值为element
elementData[index] = element;
// 容量加1
size++;
}
/** * 移除此列表中指定位置上的元素。向左移动所有后续元素（将其索引减 1）。 */
public E remove(int index) {
// 数组越界检查
rangeCheck(index);
//修改次数加1
modCount++;
// 取出要删除位置的元素，供返回使用
E oldValue = elementData(index);
// 计算数组要复制的数量
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
// 数组复制，就是将index之后的元素往前移动一个位置
System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, numMoved);
// 将数组最后一个元素置空
// 因为删除了一个元素，然后index后面的元素都向前移动了，所以最后一个就没用了
elementData[--size] = null; // size减一 让gc尽快回收 Let gc do its work
return oldValue;
}
/** * 移除此列表中首次出现的指定元素（如果存在）。如果列表不包含此元素，则列表不做改动 */
public boolean remove(Object o) {
// 对要删除的元素进行null判断
// 对数据元素进行遍历查找，直到找到第一个要删除的元素，删除后进行返回，
//如果要删除的元素正好是最后一个 ，时间复杂度可达O(n)
if (o == null) {
for (int index = 0; index < size; index++)
//null值不能用equals比较 要用==比较
if (elementData[index] == null) {
fastRemove(index);
return true;
}
} else {
for (int index = 0; index < size; index++)
//比较对象是否相等
if (o.equals(elementData[index])) {
//快速删除 skips bounds checking and does not return the value removed.
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
/* * Private remove method that skips bounds checking and does not return the * value removed. */
private void fastRemove(int index) {
modCount++;
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
//进行数组复制，将index后的元素向前移动一个位置
System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, numMoved);
elementData[--size] = null; // Let gc do its work
}
/** * 移除此列表中的所有元素。此调用返回后，列表将为空。 */
public void clear() {
//修改次数加1
modCount++;
// 遍历赋空 让垃圾回收机制回收 Let gc do its work
for (int i = 0; i < size; i++)
elementData[i] = null;
//size变为0
size = 0;
}
/**增加一个集合元素 * 将该 collection 中的所有元素添加到此列表的尾部 */
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
//将集合c转化为Object[]
Object[] a = c.toArray();
//得到c集合的元素的数量
int numNew = a.length;
//数组拓容
ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount
//数组复制
System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
//更新当前容器大小 ->容量变为size+numNew（添加的集合的元素的数量）
size += numNew;
return numNew != 0;
}
/** * 从指定的位置开始，增加一个集合的元素 * */
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
// 判断索引是否越界。
rangeCheckForAdd(index);
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
//数组拓容
ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount
// 计算需要移动的长度
int numMoved = size - index;
if (numMoved > 0)
// 数组复制，空出第index到index+numNum的位置，即将数组index后的元素向右移动numNum个位置
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew, numMoved);
// 将要插入的集合元素复制到数组空出的位置中
System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
/** * 移除列表中索引在 fromIndex（包括）和 toIndex（不包括）之间的所有元素 */
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
//修改次数加1
modCount++;
//复制长度
int numMoved = size - toIndex;
//数组复制 原理就是移动 根之前的add ,remove一样理解
System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex, numMoved);
// Let gc do its work
//新容量
int newSize = size - (toIndex - fromIndex);
//移除位置(后面一截的 比如移除了2-3的位置的 ，则4-5的元素就会前移，所以后面的不需要了)的全部赋空 让Gc回收
while (size != newSize)
elementData[--size] = null;
}
/** * 数组越界检查 */
private void rangeCheck(int index) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
/** * 数组越界检查 针对 add and addAll. */
private void rangeCheckForAdd(int index) {
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
/** *越界错误信息. */
private String outOfBoundsMsg(int index) {
return "Index: " + index + ", Size: " + size;
}
/** * Removes from this list all of its elements that are contained in the * specified collection. * * @param c * collection containing elements to be removed from this list * @return {@code true} if this list changed as a result of the call * @throws ClassCastException * if the class of an element of this list is incompatible with * the specified collection ( * <a href="Collection.html#optional-restrictions">optional</a>) * @throws NullPointerException * if this list contains a null element and the specified * collection does not permit null elements ( * <a href="Collection.html#optional-restrictions">optional</a> * ), or if the specified collection is null * @see Collection#contains(Object) */
public boolean removeAll(Collection<?> c) {
return batchRemove(c, false);
}
/** * 移除包含c集合中的所有元素 */
public boolean retainAll(Collection<?> c) {
return batchRemove(c, true);
}
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) {
for (int i = w; i < size; i++)
elementData[i] = null;
modCount += size - w;
size = w;
modified = true;
}
}
return modified;
}
/** * elementData数组是使用 transient 修饰的，关于 transient 关键字的作用简单说就是 java自带默认机制进行序列化 * 的时候，被其修饰的属性不需要维持。 * 如果elementData不需要维持，那么怎么进行反序列化，又怎么保证序列化和反序列化数据的正确性？ * 难道不需要存储？用大腿想一下那当然是不可以的嘛，既然需要存储，它是怎么实现的呢？ * ArrayList一定是使用了自定义的序列化方式，到底是不是这样的呢？看下面两个方法： elementData * 是一个数据存储数组，而数组是定长的，它会初始化一个容量， 等容量不足时再扩充容量（扩容方式为数据拷贝，后面会详细解释）， 再通俗一点说就是比如 */
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) throws java.io.IOException {
// Write out element count, and any hidden stuff
int expectedModCount = modCount;
s.defaultWriteObject();
// Write out array length
s.writeInt(elementData.length);
// Write out all elements in the proper order.
for (int i = 0; i < size; i++)
s.writeObject(elementData[i]);
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/** * Reconstitute the <tt>ArrayList</tt> instance from a stream (that is, * deserialize it). */
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
// Read in size, and any hidden stuff
s.defaultReadObject();
// Read in array length and allocate array
int arrayLength = s.readInt();
Object[] a = elementData = new Object[arrayLength];
// Read in all elements in the proper order.
for (int i = 0; i < size; i++)
a[i] = s.readObject();
}
/** * Returns a list iterator over the elements in this list (in proper * sequence), starting at the specified position in the list. The specified * index indicates the first element that would be returned by an initial * call to {@link ListIterator#next next}. An initial call to * {@link ListIterator#previous previous} would return the element with the * specified index minus one. * * <p> * The returned list iterator is <a href="#fail-fast"><i>fail-fast</i></a>. * * @throws IndexOutOfBoundsException * {@inheritDoc} */
public ListIterator<E> listIterator(int index) {
if (index < 0 || index > size)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index);
return new ListItr(index);
}
/** * Returns a list iterator over the elements in this list (in proper * sequence). * * <p> * The returned list iterator is <a href="#fail-fast"><i>fail-fast</i></a>. * * @see #listIterator(int) */
public ListIterator<E> listIterator() {
return new ListItr(0);
}
/** * Returns an iterator over the elements in this list in proper sequence. * * <p> * The returned iterator is <a href="#fail-fast"><i>fail-fast</i></a>. * * @return an iterator over the elements in this list in proper sequence */
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
/** * An optimized version of AbstractList.Itr */
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor; // index of next element to return
int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
int expectedModCount = modCount;
public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1;
return (E) elementData[lastRet = i];
}
public void remove() {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/** * An optimized version of AbstractList.ListItr */
private class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {
ListItr(int index) {
super();
cursor = index;
}
public boolean hasPrevious() {
return cursor != 0;
}
public int nextIndex() {
return cursor;
}
public int previousIndex() {
return cursor - 1;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E previous() {
checkForComodification();
int i = cursor - 1;
if (i < 0)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i;
return (E) elementData[lastRet = i];
}
public void set(E e) {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.set(lastRet, e);
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
public void add(E e) {
checkForComodification();
try {
int i = cursor;
ArrayList.this.add(i, e);
cursor = i + 1;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
}
//截取 fromIndex到 fromIndex之间的元素
public List<E> subList(int fromIndex, int fromIndex) {
//位置检查
subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size);
//内部类 继承父类并实现了方法
return new SubList(this, 0, fromIndex, toIndex);
}
//位置检查
static void subListRangeCheck(int fromIndex, int toIndex, int size) {
if (fromIndex < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException("fromIndex = " + fromIndex);
if (toIndex > size)
throw new IndexOutOfBoundsException("toIndex = " + toIndex);
if (fromIndex > toIndex)
throw new IllegalArgumentException("fromIndex(" + fromIndex + ") > toIndex(" + toIndex + ")");
}
private class SubList extends AbstractList<E> implements RandomAccess {
private final AbstractList<E> parent;
private final int parentOffset;
private final int offset;
int size;
SubList(AbstractList<E> parent, int offset, int fromIndex, int toIndex) {
this.parent = parent;
this.parentOffset = fromIndex;
this.offset = offset + fromIndex;
this.size = toIndex - fromIndex;
this.modCount = ArrayList.this.modCount;
}
public E set(int index, E e) {
rangeCheck(index);
checkForComodification();
E oldValue = ArrayList.this.elementData(offset + index);
ArrayList.this.elementData[offset + index] = e;
return oldValue;
}
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
checkForComodification();
return ArrayList.this.elementData(offset + index);
}
public int size() {
checkForComodification();
return this.size;
}
public void add(int index, E e) {
rangeCheckForAdd(index);
checkForComodification();
parent.add(parentOffset + index, e);
this.modCount = parent.modCount;
this.size++;
}
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);
checkForComodification();
E result = parent.remove(parentOffset + index);
this.modCount = parent.modCount;
this.size--;
return result;
}
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
checkForComodification();
parent.removeRange(parentOffset + fromIndex, parentOffset + toIndex);
this.modCount = parent.modCount;
this.size -= toIndex - fromIndex;
}
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(this.size, c);
}
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
rangeCheckForAdd(index);
int cSize = c.size();
if (cSize == 0)
return false;
checkForComodification();
parent.addAll(parentOffset + index, c);
this.modCount = parent.modCount;
this.size += cSize;
return true;
}
public Iterator<E> iterator() {
return listIterator();
}
public ListIterator<E> listIterator(final int index) {
checkForComodification();
rangeCheckForAdd(index);
final int offset = this.offset;
return new ListIterator<E>() {
int cursor = index;
int lastRet = -1;
int expectedModCount = ArrayList.this.modCount;
public boolean hasNext() {
return cursor != SubList.this.size;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= SubList.this.size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (offset + i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1;
return (E) elementData[offset + (lastRet = i)];
}
public boolean hasPrevious() {
return cursor != 0;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E previous() {
checkForComodification();
int i = cursor - 1;
if (i < 0)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (offset + i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i;
return (E) elementData[offset + (lastRet = i)];
}
public int nextIndex() {
return cursor;
}
public int previousIndex() {
return cursor - 1;
}
public void remove() {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
SubList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
expectedModCount = ArrayList.this.modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
public void set(E e) {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.set(offset + lastRet, e);
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
public void add(E e) {
checkForComodification();
try {
int i = cursor;
SubList.this.add(i, e);
cursor = i + 1;
lastRet = -1;
expectedModCount = ArrayList.this.modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
final void checkForComodification() {
if (expectedModCount != ArrayList.this.modCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
};
}
public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size);
return new SubList(this, offset, fromIndex, toIndex);
}
private void rangeCheck(int index) {
if (index < 0 || index >= this.size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private void rangeCheckForAdd(int index) {
if (index < 0 || index > this.size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private String outOfBoundsMsg(int index) {
return "Index: " + index + ", Size: " + this.size;
}
private void checkForComodification() {
if (ArrayList.this.modCount != this.modCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
}
对于迭代器Iterable的实现没有做分析，看了一下，内容比较多，以后有时间再去看看，当中涉及到了设计模式，可以看一下我以前的 Java设计模式（十六）—-迭代子模式
分析源码真的耗时间，耗了两个大晚上加一上午的时间，如果大家觉得我的理解哪里不恰当，欢迎大家提出意见，我们一起进步