JDK源码学习系列04----ArrayList

JDK源码学习系列04----ArrayList

1.ArrayList简介

ArrayList是基于Object[] 数组的，也就是我们常说的动态数组。它能很方便的实现数组的增加删除等操作。

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

ArrayList支持泛型，它继承自AbstractList，实现了List、RandomAccess、Cloneable、java.io.Serializable接口。

List接口定义了列表必须实现的方法。

RandomAccess是一个标记接口，接口内没有定义任何内容。

实现了Cloneable接口的类，可以调用Object.clone方法返回该对象的浅拷贝。

通过实现 java.io.Serializable 接口以实现序列化功能。

2.ArrayList成员变量

private transient Object[] elementData;//注意关键字 transient
private int size;//实际size，不是容量

Java关键字 transient:是为了在序列化时保护对象的某些域不被序列化，在Java序列化Serializable详解中有所提及。关于transient的详细内容稍后补上。

3.ArrayList构造函数

public ArrayList(int initialCapacity) {//为ArrayList初始化容量
super();
if (initialCapacity < 0)//若传入参数小于0，则报IllegalArgumentException的错误
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity);
this.elementData = new Object[initialCapacity];//初始elementData数组的大小为此传入的参数
}

public ArrayList() {//ArrayList初始容量，即默认容量为10
this(10);
}

public ArrayList(Collection<? extends E> c) {//把整个集合初始化给ArrayList.注意：该集合内的数据类型必须与ArrayList一致!!!!
elementData = c.toArray();
size = elementData.length;
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)//!!这是jdk的一个bug，说是c.toArray()不一定返回的是Object类型
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);//调用的Arrays.copyOf()
}

4.ArrayList的成员函数
a.void trimToSize()

public void trimToSize() {//节约内存
modCount++;//此变量记录ArrayList被改变的次数  ！！！超级注意！！！
int oldCapacity = elementData.length;
if (size < oldCapacity) {//!!size往往不等于elementData.length;elementData.length是数组的初始长度，size是实际内容的长度！！
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
}
}

modCount变量是记录ArrayList被改变的次数。为什么需要这个变量呢？

ArrayList不是线程安全（异步）的。这里会引出Fail-Fast机制：

ArrayList不是线程安全的，因此如果在使用迭代器的过程中有其他线程修改了map，那么将抛出ConcurrentModificationException，这就是所谓fail-fast策略。

这一策略在源码中的实现是通过modCount域，modCount顾名思义就是修改次数，对ArrayList 结构的修改（长度的变化，增加，删除；赋值不是结构变化）都将增加这个值，那么在迭代器初始化过程中会将这个值赋给迭代器的expectedModCount。在迭代过程中，判断modCount跟expectedModCount是否相等，如果不相等就表示已经有其他线程修改了ArrayList。

ArrayList中的mouCount是在他的父类Abstract中申明的。

protected transient int modCount = 0;

b.void ensureCapacity(int minCapacity)

public void ensureCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
int oldCapacity = elementData.length;
if (minCapacity > oldCapacity) {
Object oldData[] = elementData;
int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;//若传入参数大于原容量，先扩为  1.5*原容量+1
if (newCapacity < minCapacity)
newCapacity = minCapacity;//若扩为 1.5*原容量+1 后还是小于传入的参数，则把传入的参数作为新容量
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
}

ArrayList需要扩容时至少都是扩为 1.5*原容量+1 ，若1.5*原容量+1 还是小于传入的参数，才把传入的参数作为新容量。

c.boolean contains(Object o)

public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) >= 0;
}

d.int indexOf(Object o)

public int indexOf(Object o) {
if (o == null) {//定位是null也要定位的哦~
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;
}

e.Object[] toArray() / <T> T[] toArray(T[] a)

调用的是Arrays.copyOf(）

public Object[] toArray() {
return Arrays.copyOf(elementData, size);
}

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());//若传入的数组长度小于size（ArrayList实际长度）,则返回一个长度为size新的数组
System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);//若传入数组长度相等，则把elementData复制进传入数组
if (a.length > size)//若传入的a的长度大于原本数组，则后面补null
a[size] = null;
return a;
}

f.E set(int index, E element)

set是直接替换掉该位置元素；而add是插入该位置，其余元素后移。

public E set(int index, E element) {
RangeCheck(index);//参数检查的方法~~一定要时刻注意参数检查哦~~
E oldValue = (E) elementData[index];
elementData[index] = element;
return oldValue;
}

g.boolean add(E e) / void add(int index, E element)

public boolean add(E e) {
ensureCapacity(size + 1);  // add()时先扩容！
elementData[size++] = e;//!!写的很好，size++的同时还完成了在最后位置的赋值。之所以size++不会报边界溢出的错误是因为上面已经扩容了。
return true;
}

public void add(int index, E element) {
if (index > size || index < 0)throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+", Size: "+size);
ensureCapacity(size+1);  // Increments modCount!!
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,size - index);//!!把elementData的数据从index->末尾全部复制到从index+1开始，复制长度无size-index
elementData[index] = element;//相当于把传入的element插入到空出的位置，即原index
size++;
}

注意System.arracopy()方法！！

h.E remove(int index) / boolean remove(Object o) / void fastRemove(int index)

public E remove(int index) {
RangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue = (E) elementData[index];//得到需要返回的被remove掉的元素
int numMoved = size - index - 1;//复制时复制的长度，
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,numMoved);//把原数组从index+1-->末尾的数据复制到 index的位置，即相当于把原本index上的数据覆盖掉了，这样最后就空出了一个位置。
elementData[--size] = null; // 先把size减一，在把最后一赋值为null
return oldValue;
}

public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {//!!判断是否为null ,养成编程好习惯
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
fastRemove(index);//这肯定是在边界之类，所以可以快速移除
return true;
}
} else {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}

private void fastRemove(int index) {//快速移除！ 此方法跳过了边界检查这一步，且不会返回被移除的元素。平时还是不要用哦~~
modCount++;
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,numMoved);
elementData[--size] = null; // Let gc do its work
}

i.void clear()

public void clear() {//把每个都置为null，再设置size=0;
modCount++;
// Let gc do its work
for (int i = 0; i < size; i++)
elementData[i] = null;

size = 0;
}

g.boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)

public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: " + size);
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacity(size + numNew);  // 扩容时传入的参数为：现在的实际长度+传入的集合的长度
int numMoved = size - index;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,numMoved);//把原数组从index-->末尾复制到 index+numNew-->末尾，即中间空出numNum的长度来为传入的集合做准备。
System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}

5.总结
a.ArrayList动态数组！

b.ArrayList 非线程安全，即 是异步的。 单线程才用ArrayList。