ArrayList简介：

java.util.ArrayList 是我们最常用的一个类，ArrayList 底层是动态数组，读者可以把它理解为数组的实现

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

如上代码我们可以看到 ArrayList 继承了 AbstractList() 抽象类，并实现了 List, RandomAccess, Cloneable, Serializable 接口

AbstractList :

public abstract class AbstractList<E> extends AbstractCollection<E> implements List<E> {}

可以看到AbstractList 继承了 AbstractCollection 接口, 并实现了List 接口

AbstractCollection :

public abstract class AbstractCollection<E> implements Collection<E> {}

AbstractCollection 是一个抽象类，实现了Collection 接口，并提供了某些方法的具体实现。

Collection：

Collection 是一个顶级接口，是很多集合类的顶级接口，继承了Iterable ，支持轻量级遍历其中元素

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {}

List :

ArrayList 实现了List接口，List 也是一个和Collection 媲美的顶级接口，继承了Collection 接口

public interface List<E> extends Collection<E> {}

它是许多集合类的父类,

eg:

List list = new ArrayList();
List list2 = new LinkedList();

RandomAccess

RandomAccess 也是一个顶级接口，实现了此接口的类支持随机访问

Cloneable

Cloneable 接口是一个顶级接口，实现了此接口的类支持浅拷贝

Serializable

实现此接口的类支持序列化的功能

类之间的继承关系如图

ArrayList 相关方法介绍

trimToSize()

代码表示

实践才是检验真理最好的方式：

import java.util.*;/*** 详述ArrayList 基本用法*/
public class ArrayListTest {private static class SortList implements Comparator<String> {@Overridepublic int compare(String o1, String o2) {Integer i1 = Integer.valueOf(o1);Integer i2 = Integer.valueOf(o2);if(i1 < i2){return -1;}else if(i1 == i2){return 0;}return 1;}}// 使用可变参数，能够接受任意个参数public Set<String> putSet(String...args){Set<String> sets = new HashSet<>();for(String str : args){sets.add(str);}return sets;}public static void main(String[] args) {ArrayList<String> list = new ArrayList<>();list.add("111");list.add("222");// 在指定位置添加元素list.add(0,"333");System.out.println(list);// 进行外部排序list.sort(new SortList());System.out.println(list);list.clear();System.out.println(list.size());// 使用addAll添加元素ArrayListTest at = new ArrayListTest();list.addAll(at.putSet("1","2","3"));Iterator<String> it = list.iterator();while(it.hasNext()){System.out.println(it.next());// 移除所有元素it.remove();}System.out.println("list是否为空 ? " + list.isEmpty());list.add("111");// 在指定位置添加一个set集合list.addAll(0,at.putSet("1","2","3"));System.out.println(list);// 是否包含指定元素if(list.contains("111")) {list.remove("111");}System.out.println(list);System.out.println(list.indexOf("1"));// 注意subList()这个方法是左开右闭区间，Java 中很多都是类似的System.out.println(list.subList(0,3));// 扩大list的容量list.ensureCapacity(10);// 去掉list空闲的容量list.trimToSize();// 获取某个特定的元素System.out.println(list.get(1));// 创建一个list的双向链表ListIterator<String> listIterator = list.listIterator();while(listIterator.hasNext()){// 移到list的末端System.out.println(listIterator.next());}System.out.println("--------------------------");while (listIterator.hasPrevious()){// 移到list的首端System.out.println(listIterator.previous());}// 把list转换为数组Object[] objects = list.toArray();System.out.println("objects = " + objects);}
}

相关方法源码分析

源码的具体分析是根据上面的代码示例得出，因为只看源码好像并不能看懂什么，需要根据具体的代码一步一步debug 进行跟踪

add()方法

解释：添加指定的元素在list的末尾

    /*** 添加指定的元素在list的末尾*/// 假设第一次添加的是 "111"public boolean add(E e) {// size是0，所以size + 1 传的是1ensureCapacityInternal(size + 1); // elementData[0] = 111 , size++ = 1elementData[size++] = e;return true;}// 此方法用来进行list 扩容private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {// 此时elementData 并没有存储元素，为0if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {// 则minCapacity 取默认初始容量和minCapacity 的最大值 (取1 和 10的最大值)minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);}// 确保清晰的容量(最小容量与List元素的比较)ensureExplicitCapacity(minCapacity);}// 在list中添加了一个元素，所以会导致结构化的修改，"结构化的修改"见下面解释// 此时minCapacity 为 10private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {// 次数 + 1 // 这个列表被修改结构的次数(比如添加和删除元素)会用modCount表示. 结构化修改是指的是能够// 改变列表容量的操作，或者其他方式改变它，导致遍历的过程会产生错误的结果。modCount++;// overflow-conscious code// 10 - 0 > 0 走grow 方法if (minCapacity - elementData.length > 0)grow(minCapacity);}/*** 增加容量确保容纳足够的元素* * 参数传过来的是10*/private void grow(int minCapacity) {// overflow-conscious code// oldCapacity = 0int oldCapacity = elementData.length;// newCapacity = 0int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);// newCapacity - minCapacity = -10if (newCapacity - minCapacity < 0)// newCapacity = 10newCapacity = minCapacity;// MAX_ARRAY_SIZE = 数组分配的最大空间 = 2147483639// 一般情况下不会比 MAX_ARRAY_SIZE 还要大if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);// minCapacity is usually close to size, so this is a win:// 底层还是用的System.arraycopy(), 关于System.arrayCopy() 读者可以参考我的另一篇博客elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);}

相关常用的基本数据类型包装类的值： Java基本数据类型包装类常用的值

add(int index, E element)

解释：在list中指定位置插入指定的元素，如果当前位置有元素，就移动当前位置的元素

    /*** 在list中指定位置插入指定的元素，如果当前位置有元素，就移动当前位置的元素* 要插入的位置的后面所有元素的位置向前 + 1**/public void add(int index, E element) {// 检查 0 这个位置是否越界rangeCheckForAdd(index);// 不再赘述，读者可以自行debugensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!// 因为从当前位置插入元素，所以当前位置及后面的元素都会向后移动// 使用System.arraycopy 进行数组复制System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,size - index);// 为当前元素赋值elementData[index] = element;size++;}/*** 为add 和 addall 提供的范围检查, 不符合条件，抛出IndexOutOfBoundsException 异常*/private void rangeCheckForAdd(int index) {if (index > size || index < 0)throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));}

Clear()

解释：移除列表中的所有元素

    /*** 移除list列表中所有的元素，列表会变为空列表在调用此方法后**/public void clear() {// 修改次数 + 1modCount++;// clear to let GC do its work// 把每个变量置空，GC进行回收for (int i = 0; i < size; i++)elementData[i] = null;// 列表的长度变为0size = 0;}

这个方法的源码理解起来还是比较简单的

addAll(Collection<? extends E> c)

解释： 把一个Collection集合添加到list末尾

    /*** 把一个Collection集合(实现了此接口的类)添加到list的末尾，按着迭代的顺序返回。* 此操作的行为是如果在此方法调用的过程中修改了Collection(实现了此接口的类)的话，* 那么这个操作不会成功*/public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {// 把Collection 转换为 Object[] 数组Object[] a = c.toArray();// 数组中有三个元素int numNew = a.length;// 因为上面的操作调用了一次list.clear()方法，所以list.size = 0ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount// 一句话解释： 把a 数组中0个位置的元素 复制到 elementData数组中 第size个位置的元素，// 复制的长度为 numNewSystem.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);size += numNew;return numNew != 0;}// toArray()方法： /*** 返回一个数组，包含了所有的元素(从第一个元素到最后一个元素)* 返回的数组是很"安全的"因为列表没有引用可以维持(换句话说，这个方法必须分配一个新数组)* 调用者因此可以任意修改返回的数组* 这个方法是数组 和 集合之间的桥梁*/public Object[] toArray() {return Arrays.copyOf(elementData, size);}

iterator(), hasNext(), next()

解释：Iterator方法用于遍历list中的元素，返回一个Itr 的内部类，hasNext()方法用于判断list 中是否还有未遍历的元素，next()方法用于获取下一个元素

    /*** 以适当的顺序返回此列表中元素的迭代器* 返回的iterator 支持fail-fast 机制*/public Iterator<E> iterator() {return new Itr();}/*** Itr 是一个内部类，实现了Iterator接口，可支持快速遍历*/private class Itr implements Iterator<E> {// 下一个元素返回的下标int cursor;       // index of next element to return// 最后一个元素返回的下标， 如果没有返回-1int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such// expectedModCount 期望的修改次数，默认是和modCount(修改次数相同，用于iterator判断fail-fast机制)int expectedModCount = modCount;public boolean hasNext() {return cursor != size;}@SuppressWarnings("unchecked")public E next() {// 判断遍历的过程中是否触发fail-fast机制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() {// 如果lastRet < 0，说明 lastRet 没有被改变，// 所以应该是没有调用next()就调用了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++]);}cursor = i;lastRet = i - 1;checkForComodification();}// 如果修改次数不满足预期修改次数的话，抛出异常final void checkForComodification() {if (modCount != expectedModCount)throw new ConcurrentModificationException();}}

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

解释：在某个位置添加Collection集合

    /*** 在指定的位置下标插入一个Collection集合*/public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {rangeCheckForAdd(index);Object[] a = c.toArray();int numNew = a.length;ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount// 需要移动的元素个数int numMoved = size - index;if (numMoved > 0)// 第一次数组复制，从elementData中的index位置开始，复制到index + numNew位置上，复制numMoved个元素System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,numMoved);// 第二次数组复制,从a 数组中的第0个位置开始，复制到elementData第index位置上你，复制numNew个元素System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);size += numNew;return numNew != 0;}

contains(Object o)

解释：判断list列表是否包含某个元素

    /*** 返回true，如果这个列表包含指定的元素* 更进一步来说，当且仅当list包含至少一个元素的情况下，返回true*/public boolean contains(Object o) {return indexOf(o) >= 0;}/*** 返回列表中第一次出现指定元素的下标值，如果不包含指定元素，则返回-1。* 更进一步来说，返回最小的索引当(o == null ? get(i) == null : o.equals(get(i)))的时候* 或者返回-1 没有此下标值**/public int indexOf(Object o) {// 如果o这个对象等于null，就判断elementData中是否有空元素，如果有，返回if (o == null) {for (int i = 0; i < size; i++)if (elementData[i]==null)return i;} else {// 如果不为null，返回这个值的存储位置for (int i = 0; i < size; i++)if (o.equals(elementData[i]))return i;}return -1;}

remove(Object o)

解释：移除list中的某个元素

    /*** 如果存在，则移除list中某个第一次出现的元素。如果这个list不包含指定元素，就不会改变**/public boolean remove(Object o) {if (o == null) {for (int index = 0; index < size; index++)if (elementData[index] == null) {//快速移除某个指定元素fastRemove(index);return true;}} else {for (int index = 0; index < size; index++)if (o.equals(elementData[index])) {fastRemove(index);return true;}}return false;}/** 私有的移除方法，并且不返回被移除的元素,这个源码比较简单*/private void fastRemove(int index) {modCount++;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}

indexOf(Object o)

解释：检索某个元素的位置

此源码和contains(Object o)中调用的indexOf 源码相同

subList(int fromIndex, int toIndex)

解释：返回list列表的一个片段

    /*** 返回list列表中的一部分视图(相当于list片段),[fromIndex,toIndex)，如果fromIndex 和* toIndex 相同的话，表明这个list为空，这个返回的list被返回，所以在list中并没有结构的改变* 这个返回的list片段支持所有的list操作*/public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {// subList 范围检查subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size);return new SubList(this, 0, fromIndex, toIndex);}static void subListRangeCheck(int fromIndex, int toIndex, int size) {if (fromIndex < 0)throw new IndexOutOfBoundsException("fromIndex = " + fromIndex);if (toIndex > size)throw new IndexOutOfBoundsException("toIndex = " + toIndex);if (fromIndex > toIndex)throw new IllegalArgumentException("fromIndex(" + fromIndex +") > toIndex(" + toIndex + ")");}private class SubList extends AbstractList<E> implements RandomAccess {private final AbstractList<E> parent;private final int parentOffset;private final int offset;int size;SubList(AbstractList<E> parent,int offset, int fromIndex, int toIndex) {this.parent = parent;this.parentOffset = fromIndex;this.offset = offset + fromIndex;this.size = toIndex - fromIndex;this.modCount = ArrayList.this.modCount;}}

ensureCapacity(int minCapacity)

解释：扩大list的容量

    /*** 增加ArrayList实例的容量，如果必须的话，确保它能持有最小容量的元素*/public void ensureCapacity(int minCapacity) {int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)// any size if not default element table? 0// larger than default for default empty table. It's already// supposed to be at default size.: DEFAULT_CAPACITY;if (minCapacity > minExpand) {ensureExplicitCapacity(minCapacity);}}

trimToSize()

解释：去掉list空闲的容量

    /*** 去掉ArrayList中的多余空间*/public void trimToSize() {modCount++;if (size < elementData.length) {elementData = (size == 0)? EMPTY_ELEMENTDATA: Arrays.copyOf(elementData, size);}}

sort(Comparator<? super E> c)

sort 方法接收一个自定义比较器进行自定义比较，下面来看具体的源码

        @Override@SuppressWarnings("unchecked")public void sort(Comparator<? super E> c) {// 根据上面代码分析，此时modCounnt 已经被修改过三次(添加了三个元素)final int expectedModCount = modCount;// 数组外部排序Arrays.sort((E[]) elementData, 0, size, c);if (modCount != expectedModCount) {throw new ConcurrentModificationException();}modCount++;}