【集合框架】JDK1.8源码分析之ArrayList详解(一)

时间：2023-03-09 06:33:18
【集合框架】JDK1.8源码分析之ArrayList详解(一)

【集合框架】JDK1.8源码分析之ArrayList详解(一)

一. 从ArrayList字表面推测

ArrayList类的命名是由Array和List单词组合而成，Array的中文意思是数组，List的中文意思是列表。从ArrayList字表面推测,ArrayList类是否有数组和列表的特征？那么，这些特征这在ArrayList类中又是怎么体现的？

ArrayList源码分析

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

从上面的代码可知道，以下几点

  1. 继承了AbstractList类，实现了List，意味着ArrayList是一个数组队列，提供了诸如增删改查、遍历等功能。
  2. 实现了RandomAccess接口，意味着ArrayList提供了随机访问的功能。RandomAccess接口在Java中是用来被List实现，用 来提供快速访问功能的。在ArrayList中，即我们可以通过元素的序号快速获取元素对象。
  3. 实现了Cloneable接口，意味着ArrayList实现了clone()函数，能被克隆。

  4. 实现了java.io.Serializable接口，意味着ArrayList能够通过序列化进行传输。

    ArrayList的属性

    /**
     * Default initial capacity.
     */
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    /**
     * Shared empty array instance used for empty instances.
     */
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    /**
     * 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 = {};

    /**
     * The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
     * The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any
     * empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
     * will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
     */
    transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access

    /**
     * The size of the ArrayList (the number of elements it contains).
     *
     * @serial
     */
    private int size;
  • DEFAULT_CAPACITY ：默认容量大小为10。
  • EMPTY_ELEMENTDATA ：用于Constructs有参数传入，如果参数等于零，则使用该属性。
  • DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA ：用于Constructs无参数传入默认大小为10（具体运用于add中），使用使用该属性。
  • size ：当前容量大小

## 构造分析
### 有参数构造Method
传入initialCapacity参数，如果参数大于零，创建一个大小为initialCapacity的数组
/** * Constructs an empty list with the specified initial capacity. * * @param initialCapacity the initial capacity of the list * @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity * is negative */ public ArrayList(int initialCapacity) { if (initialCapacity > 0) { //new一个大小为initialCapacity的数组 this.elementData = new Object[initialCapacity]; } else if (initialCapacity == 0) { this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } else { throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); } }

无参数构造Method

里面只有一个操作就是把 elementData 设置为 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 这个空数组。

// 无参的构造函数，传入一个空数组  这时候会创建一个大小为10的数组，具体操作在 add 中
 public ArrayList() {
 this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
 }

增删查改Method

add Method

这个方法首先调用了 ensureCapacityInternal() 这个方法里面就判断了当前的 elementData 是否等于 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 如果是的话，就把数组的大小设置为 10 然后进行扩容操作,这里刚好解释了为什么采用无参构造的List 的大小是 10 ，这里扩容操作调用的方法是 ensureExplicitCapacity 里面就干了一件事如果用户指定的大小 大于当前长度就扩容，扩容的方法采用了 Arrays.copy 方法，这个方法实现原理是 new 出一个新的数组，然后调用 System.arraycopy 拷贝数组，最后返回新的数组。

public boolean add(E e) {
 // 当调用了无参构造，设置大小为10
 ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount
 elementData[size++] = e;
 return true;
}  

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
 // 如果当前数组是默认空数组就设置为 10和 size+1中的最小值
 // 这也就是说为什么说无参构造 new 的数组大小是 10
 if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
 minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
 }  

 ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}  

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
 modCount++;  

 // 若用户指定的最小容量 > 最小扩充容量，则以用户指定的为准，否则还是 10
 if (minCapacity - elementData.length > 0)
 grow(minCapacity);
}  

private void grow(int minCapacity) {
 // overflow-conscious code
 int oldCapacity = elementData.length;
 // 1.5倍增长
 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);
}

Remove Method

通过index知道位置，然后index位置的值被index+1位置的值往前覆盖，覆盖的次数为size - index - 1

/**
     * Removes the element at the specified position in this list.
     * Shifts any subsequent elements to the left (subtracts one from their
     * indices).
     *
     * @param index the index of the element to be removed
     * @return the element that was removed from the list
     * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
     */
    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;
    }

get Method

通过index 来访问元素

public E get(int index) {
            //检测范围
            rangeCheck(index);
            checkForComodification();
            return ArrayList.this.elementData(offset + index);
        }

set Method

通过index知道要修改的元素并替换了

  public E set(int index, E e) {
            rangeCheck(index);
            checkForComodification();
            E oldValue = ArrayList.this.elementData(offset + index);
            ArrayList.this.elementData[offset + index] = e;

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