本文基于JDK1.8
0x 00 总体描述
ArrayList是基于数组实现的，并且支持自动扩容，相对于普通数组而言，由于他自动扩容的的特性，在日常开发过程中，使用的十分多。
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4// ArrayList.java
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, java.io.Serializable
{
从类图和源码可知，ArrayList实现了四个接口：
java.util.List 接口，主要数组的接口类，提供数组的基本操作，如添加、删除、修改、遍历；
java.util.RandomAccess 接口，提供快速随机访问的能力。
java.io.Serializable 接口，表示ArrayList可序列化。
java.lang.Cloneable 表示其支持克隆
继承了java.util.AbstractList 抽象类，是List接口的基本实现，减少了具体实现类中的大部分共性代码的实现。
注：ArrayList重写了大部分AbstractList的方法实现，所以其对ArrayList作用不大，主要是其他减少了其他子类的实现。
0x01 源码阅读
属性
ArrayList的属性很少，只有两个，如下：
1 | // ArrayList.java |
elementData 属性：元素数组，存储元素。size属性：数组的大小。size表示的是elementData数组存储的元素数量，并且正好是元素添加到数组中的下标，ArrayList的真实大小是elementData的大小。
构造方法
ArrayList一共三个构造方法如下：
① #ArrayList(int initialCapacity)1
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21/**
* 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
* 带构造方法，主要用于容量的初始化
*/
public ArrayList(int initialCapacity) {
// 初始容量大于0 创建Object数组
if (initialCapacity > 0) {
this.elementData = new Object[initialCapacity];
// 等于0 使用其自身的final空数组EMPTY_ELEMENTDATA
} else if (initialCapacity == 0) {
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
// 小于0 则抛出参数不合法异常
} else {
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}
该构造方法可以根据传入的初始化容量大小，创建对应的ArrayList数组。对于我们已经明确知道容量大小的场景，可以使用这个构造方法，可以减少数组的扩容，提高系统的性能，合理使用内存。’
② #ArrayList()
无参构造方法，是我们使用最多的构造方法。
1 | // ArrayList.java |
此处需要注意的是，创建的是为空的数组，为了节约内存，在初始化时为空数组，在添加第一个元素时，会真正初始化为10的数组。至于为什么要和EMPTY_ELEMENTDATA区分开来呢，是为区分起点，空数组是从0开始按照1.5呗倍扩容，而不是10，而DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA首次扩容为10；
③ #ArrayList(Collection<? extends E> c)
从参数类型可以看出，传的参数为集合类型，作为elementData。
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普通方法
① 扩容与缩容方法
#trimToSize()
数组的手动缩容方法，实现如下：1
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17ArrayList.java
**
* Trims the capacity of this <tt>ArrayList</tt> instance to be the
* list's current size. An application can use this operation to minimize
* the storage of an <tt>ArrayList</tt> instance.
*/
public void trimToSize() {
// 记录修改次数
modCount++;
if (size < elementData.length) {
elementData = (size == 0)
// 大小为0则使用空数组
? EMPTY_ELEMENTDATA
// 大于0则创建大小为size的新数组，将原数组复制进去
: Arrays.copyOf(elementData, size);
}
}
#grow()
扩容方法，在扩容过程中，首先创建一个新的更大的数组，一般时1.5倍大小，将原数组复制到新数组中，最后返回新数组。代码如下：
1 | ArrayList.java |
② 查找指定元素对应的下标
#indexOf(Object o)
1 | ArrayList.java |
③ 克隆方法
#clone()
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④ 转换为数组
#toArray() and #toArray(T[] a)
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由于可能返回新的数组,所以这里建议使用时还是这么写:a = list.toArray(a)
⑤ 获取指定位置元素
#get(int index)
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⑥ 设置指定位置元素
#set(int index, E element)
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⑦ 添加单个元素
#add(E e)
顺序添加某个元素1
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33// ArrayList.java
/**
* Appends the specified element to the end of this list.
*
* @param e element to be appended to this list
* @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
*/
public boolean add(E e) {
// 扩容
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
// 将新建的元素添加到末尾
elementData[size++] = e;
return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
// 增加数组的修改次数
modCount++;
// overflow-conscious code
// 数组扩容
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
#add(int index, E element)
在某个确定位置添加元素1
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23// ArrayList.java
/**
* Inserts the specified element at the specified position in this
* list. Shifts the element currently at that position (if any) and
* any subsequent elements to the right (adds one to their indices).
*
* @param index index at which the specified element is to be inserted
* @param element element to be inserted
* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
*/
public void add(int index, E element) {
// 范围检查
rangeCheckForAdd(index);
// 数组扩容
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
// 数组元素拷贝 空出index位置
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
// 对应位置赋值
elementData[index] = element;
// size增加1
size++;
}
⑧ 移除元素
#remove(int index)
1 | // ArrayList.java |
