JDK源码阅读_ArrayList

Java源码分析_ArrayList

一.ArrayList概述

二.ArrayList的数据结构

ArrayList底层是使用一个Object类型的数组来存放数据的

三.ArrayList源码分析

关键属性

	private transient Object[] elementData;//存放元素的数组
	private int size;//实际存放元素的数量

解读：

transient修饰符让elementData无法自动序列化，这样的原因是，数组内存储的的元素其实只是一个引用，单单序列化一个引用没有任何意义，反序列化后这些引用都无法在指向原来的对象。ArrayList使用writeObject()实现手工序列化数组内的元素。

构造方法

	/**
     * 创建一个容量为initialCapacity的空的（size==0）对象数组
     */
    public ArrayList(int initialCapacity) {
        super();//即父类protected AbstractList() {},是一个空构造方法
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity:" + initialCapacity);
        this.elementData = new Object[initialCapacity];
    }

    /**
     * 默认初始化一个容量为10的对象数组
     */
    public ArrayList() {
        this(10);//即上边的public ArrayList(int initialCapacity){}构造器
    }

解读： 在预知ArrayList元素数量的情况下，最好初始化是指定容量，避免扩容引起的效率下降

重要方法

contains

功能：判断ArrayList中是否包含某个元素

	public boolean contains(Object o) {
	    return indexOf(o) >= 0;
	}
	
	public int indexOf(Object o) {
	    // 遍历所有元素找到相同的元素，返回元素的下标，
	    // 如果是元素为null，则直接比较地址，否则使用equals的方法比较
	    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;
	}

解读：

add方法

功能：

	public boolean add(E e) {
	    ensureCapacityInternal(size + 1);  // 扩容检测
	    elementData[size++] = e;  //新增元素添加到末尾
	    return true;
	}
	
	public void add(int index, E element) {
	    rangeCheckForAdd(index);
	
	    ensureCapacityInternal(size + 1);  // 扩容检测
	    // 使用System.arraycopy的方法，将index后面元素往后移动1位
	    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
	                     size - index);
	    elementData[index] = element;  // 存放元素到index位置
	    size++;
	}


	/**
     * 确保数组的容量足够存放新加入的元素，若不够，要扩容
     */
    public void ensureCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;
        int oldCapacity = elementData.length;//获取数组大小（即数组的容量）
        //当数组满了，又有新元素加入的时候，执行扩容逻辑
        if (minCapacity > oldCapacity) {
            Object oldData[] = elementData;
            int newCapacity = (oldCapacity * 3) / 2 + 1;//新容量为旧容量的1.5倍+1
            if (newCapacity < minCapacity)//如果扩容后的新容量还是没有传入的所需的最小容量大或等于（主要发生在addAll(Collection<? extends E> c)中）
                newCapacity = minCapacity;//新容量设为最小容量
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);//复制新容量
        }
    }

解读：

删除ArrayList中的对象

	/**
     * 从前向后移除第一个出现的元素o
     */
    public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {//移除对象数组elementData中的第一个null
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (elementData[index] == null) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        } else {//移除对象数组elementData中的第一个o
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (o.equals(elementData[index])) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        }
        return false;
    }

    /*
     * 删除单个位置的元素，是ArrayList的私有方法
     */
    private void fastRemove(int index) {
        modCount++;
        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)//删除的不是最后一个元素
            System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index,numMoved);//删除的元素到最后的元素整块前移
        elementData[--size] = null; //将最后一个元素设为null，在下次gc的时候就会回收掉了
    }

	/**
     * 删除指定索引index下的元素，返回被删除的元素
     */
    public E remove(int index) {
        RangeCheck(index);//检查索引范围

        E oldValue = (E) elementData[index];//被删除的元素
        fastRemove(index);
        return oldValue;
    }

解读：

• remove(Object o)需要遍历数组，remove(int index)不需要，只需要判断索引符合范围即可，所以，通常：后者效率更高。

扩容策略

解读：

ArrayList底层使用数组存储数据，数组是不能自动扩容的，因此在发生扩容的情况下，需要移动大量的元素。

ArrayList大小很大的时候，会存在空间浪费（可以通过trimToSize方法，清除空闲空间）

数组大小是由限制的，受jvm和机器的影响，当扩容超出上限时，ArrayList会抛出异常

插入操作多，数据量不大，顺序存储时，可以考虑使用ArrayList

优化总结

1. ArrayList 底层是基于数组来实现的，可以通过下标准确的找到目标元素，因此查找的效率高；但是添加或删除元素会涉及到大量元素的位置移动，效率低。