集合之ArrayList实现源码分析
2017-09-21 14:33
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ArrayList在开发过程中用的还是比较普遍的,接下来从它的构造方法,add()、indexOf()、iterator()等方法来解析它的实现。
ArrayList提供了以上三种初始化的方式,第一种参数为初始化数组的大小,并且要求initialCapacity是大于0的;第二种没有参数,直接将elementData赋值为空数组;第三种参数为Collection类型,判断Collection是否为空来初始化elementData的值。以上提到的elementData是数组类型,为ArrayLsit的成员变量,接下来对ArrayList方法的调用实际上都是数组elementData来实现的,也就是说本质上还是对数组的增删改查。
假设初始化的时候没有传递任何参数,size的初始值为0,由上面的分析知道,这时候elementData是一个空的数组,所以ensureCapacityInternal()方法中一定会执行elementData的初始化操作,接着往下看:
这个方法中的DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA也是一个空数组,而DEFAULT_CAPACITY的值为10,所以这时候的minCapacity值为10,接着往下:
同样接着往下看grow()方法:
在grow()方法中调用了Arrays.copyOf()来实现elementData的初始化,继续向下跟进:
最后调用的是System.arrayCopy()方法,该方法是一个native方法,会成功返回一个大小的数组。grow()方法会根据当前集合size的大小来调整数组的长度,每次变为原来的1.5倍。
该方法就是遍历集合,查找是否有相等的元素,有则返回对应的角标。
里面一些方法的介绍已经在上一篇ArrayList之ConcurrentModificationException异常源码分析介绍过了,这里就不在叙述。总的来说,ArrayList的实现还是比较简单的,里面的一些方法也主要是针对数组的一些操作。值得注意的地方是,在删除集合元素的时候,只是将对应数组中的元素设置为null,并没有改变数组的大小,只是将ArrayList的成员变量size的大小进行改变。
一构造方法
public ArrayList(int initialCapacity) { if (initialCapacity > 0) { this.elementData = new Object[initialCapacity]; } else if (initialCapacity == 0) { this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } else { throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); } } /** * Constructs an empty list with an initial capacity of ten. */ public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; } /** * Constructs a list containing the elements of the specified * collection, in the order they are returned by the collection's * iterator. * * @param c the collection whose elements are to be placed into this list * @throws NullPointerException if the specified collection is null */ public ArrayList(Collection<? extends E> c) { elementData = c.toArray(); if ((size = elementData.length) != 0) { // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652) if (elementData.getClass() != Object[].class) elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); } else { // replace with empty array. this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } }
ArrayList提供了以上三种初始化的方式,第一种参数为初始化数组的大小,并且要求initialCapacity是大于0的;第二种没有参数,直接将elementData赋值为空数组;第三种参数为Collection类型,判断Collection是否为空来初始化elementData的值。以上提到的elementData是数组类型,为ArrayLsit的成员变量,接下来对ArrayList方法的调用实际上都是数组elementData来实现的,也就是说本质上还是对数组的增删改查。
add()方法
public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; }
假设初始化的时候没有传递任何参数,size的初始值为0,由上面的分析知道,这时候elementData是一个空的数组,所以ensureCapacityInternal()方法中一定会执行elementData的初始化操作,接着往下看:
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } ensureExplicitCapacity(minCapacity); }
这个方法中的DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA也是一个空数组,而DEFAULT_CAPACITY的值为10,所以这时候的minCapacity值为10,接着往下:
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; // 记录直接modify该集合的次数 // overflow-conscious code if (minCapacity - elementData.length > 0) grow(minCapacity); }
同样接着往下看grow()方法:
private void grow(int minCapacity) { // overflow-conscious code int oldCapacity = elementData.length; 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); }
在grow()方法中调用了Arrays.copyOf()来实现elementData的初始化,继续向下跟进:
public static <T> T[] copyOf(T[] original, int newLength) { return (T[]) copyOf(original, newLength, original.getClass()); } public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) { @SuppressWarnings("unchecked") 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)); return copy; }
最后调用的是System.arrayCopy()方法,该方法是一个native方法,会成功返回一个大小的数组。grow()方法会根据当前集合size的大小来调整数组的长度,每次变为原来的1.5倍。
indexOf()方法
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; }
该方法就是遍历集合,查找是否有相等的元素,有则返回对应的角标。
iterator()
public Iterator<E> iterator() { return new 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(); } } @Override @SuppressWarnings("unchecked") public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) { Objects.requireNonNull(consumer); final int size = ArrayList.this.size; int i = cursor; if (i >= size) { return; } final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData; if (i >= elementData.length) { throw new ConcurrentModificationException(); } while (i != size && modCount == expectedModCount) { consumer.accept((E) elementData[i++]); } // update once at end of iteration to reduce heap write traffic cursor = i; lastRet = i - 1; checkForComodification(); } final void checkForComodification() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); } }
里面一些方法的介绍已经在上一篇ArrayList之ConcurrentModificationException异常源码分析介绍过了,这里就不在叙述。总的来说,ArrayList的实现还是比较简单的,里面的一些方法也主要是针对数组的一些操作。值得注意的地方是,在删除集合元素的时候,只是将对应数组中的元素设置为null,并没有改变数组的大小,只是将ArrayList的成员变量size的大小进行改变。
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