Java中ArrayList源码分析
一、简介
ArrayList是一个数组队列，相当于动态数组。每个ArrayList实例都有自己的容量，该容量至少和所存储数据的个数一样大小，在每次添加数据时，它会使用ensureCapacity()保证容量能容纳所有数据。
1.1、ArrayList 的继承与实现接口
ArrayList继承于AbstractList，实现了List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable这些接口。
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
- ArrayList 继承了AbstractList，实现了List。它是一个数组队列，提供了相关的添加、删除、修改、遍历等功能。
- ArrayList 实现了RandmoAccess接口，即提供了随机访问功能。RandmoAccess是java中用来被List实现，为List提供快速访问功能的。在ArrayList中，我们即可以通过元素的序号快速获取元素对象；这就是快速随机访问。
- ArrayList 实现了Cloneable接口，即覆盖了函数clone()，能被克隆。不过它实现的是对ArrayList 实例的浅拷贝。
- ArrayList 实现java.io.Serializable接口，这意味着ArrayList支持序列化，能通过序列化去传输。
1.2、ArrayList 与Collection集合的关系
1.3、ArrayList 与Vector的区别
ArrayList 与Vector大致等同，唯一的区别就是ArrayList的操作是线程不安全的，然而Vector是线程安全的。所以，建议在单线程中才使用ArrayList，而在多线程中可以选择Vector或者CopyOnWriteArrayList。
二、源码分析
对于ArrayList而言，它实现List接口、底层使用数组保存所有元素。其操作基本上是对数组的操作。
2.1、成员变量
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L; // 使用serialVersionUID验证版本一致性private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; // 容量的初始大小private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; // Shared empty array instance used for empty instances. private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; // Shared empty array instance used for default sized empty instances.// ArrayList数据的存储之地transient Object[] elementData; // 存储ArrayList中元素的数组// ArrayList存储数据的个数private int size; 2.2、构造方法
ArrayList提供了三种方式的构造器方法：
1）通过传入的initialCapacity大小构造ArrayList
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); }}2）使用初始容量值构造ArrayList
public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;}3）通过传入的指定类集构造ArrayList
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; }}2.3、增加元素操作
1）往数组尾部添加元素
public boolean add(E e){ // 1、确保容量大小 ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! // 2、尾部添加元素 elementData[size++] = e; return true;}2）在指定位置添加元素
public void add(int index, E element){ // 1、检验索引 rangeCheckForAdd(index); // 2、确保容量 ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! // 3、将数据后移 System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index); // 4、添加元素 elementData[index] = element; // 5、数组元素个数加1 size++;}==>System.arraycopy(src, srcPos, dest, destPos, length);
3）往数组尾部添加某类集合中所有元素，针对泛型
public boolean addAll(Collection<? extends E> c){ // 1、暂存集合c中数据 Object[] a = c.toArray(); int numNew = a.length; // 2、确保容量 ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount // 3、尾部添加数据 System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew); // 4、数组元素个数更新 size += numNew; return numNew != 0;}4）在指定位置添加某类集合中所有元素，针对泛型
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c){ // 1、检验索引 rangeCheckForAdd(index); // 2、暂存数据 Object[] a = c.toArray(); int numNew = a.length; // 3、确保容量 ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount int numMoved = size - index; // 4、数据后移 if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew, numMoved); // 5、添加元素 System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew); // 6、数组元素个数更新 size += numNew; return numNew != 0;}2.4、删除元素操作
1）删除ArrayList中第一个符合条件的元素
public boolean remove(Object o){ // 移除值为null的元素 if (o == null) { for (int index = 0; index < size; index++) if (elementData[index] == null) { fastRemove(index); return true; } } else // 移除元素 { for (int index = 0; index < size; index++) if (o.equals(elementData[index])) { fastRemove(index); return true; } } // 值不存在时，移除失败 return false;}==>
private void fastRemove(int index){ // 1、修改的次数更新 modCount++; int numMoved = size - index - 1; // 2、数据前移 if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, numMoved); elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work}2）删除ArrayList中指定位置上的元素
public E remove(int index){ // 1、检验索引 rangeCheck(index); modCount++; E oldValue = elementData(index); int numMoved = size - index - 1; // 2、数据前移 if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, numMoved); elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work return oldValue;}3）删除ArrayList中所包含传入集合类中的所有元素，针对泛型
public boolean removeAll(Collection<?> c){ Objects.requireNonNull(c); return batchRemove(c, false);}4）删除某个范围的数据
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex){ modCount++; int numMoved = size - toIndex; System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex, numMoved); // clear to let GC do its work int newSize = size - (toIndex - fromIndex); for (int i = newSize; i < size; i++) { elementData[i] = null; } size = newSize;}5）删除ArrayList中不是所传入集合类中的所有元素，针对泛型
public boolean retainAll(Collection<?> c){ Objects.requireNonNull(c); return batchRemove(c, true);}2.5、修改操作
1）修改指定位置上的元素
public E set(int index, E element){ rangeCheck(index); E oldValue = elementData(index); elementData[index] = element; return oldValue;}2.6、查找操作
1）获取指定位置上的元素
public E get(int index){ rangeCheck(index); return elementData(index);}2）获取指定元素在列表中的第一个位置索引
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;}3）获取指定元素在列表中的最后一个位置索引
public int lastIndexOf(Object o){ if (o == null) { for (int i = size - 1; i >= 0; i--) if (elementData[i] == null) return i; } else { for (int i = size - 1; i >= 0; i--) if (o.equals(elementData[i])) return i; } return -1;}4）返回某个范围的视图
public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex){ subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size); return new SubList(this, 0, fromIndex, toIndex);}
扩展：java List.subList方法中的超级大陷阱
5）迭代器
public Iterator<E> iterator(){ return new Itr();}b>
public ListIterator<E> listIterator(){ return new ListItr(0);}扩展：JAVA中ListIterator和Iterator详解与辨析
c>
public ListIterator<E> listIterator(int index){ if (index < 0 || index > size) throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index); return new ListItr(index);}2.7、状态操作
1）是否为空
public boolean isEmpty(){ return size == 0;}2.8、其它常用操作
1）清空列表所有元素
public void clear(){ modCount++; // clear to let GC do its work for (int i = 0; i < size; i++) elementData[i] = null; size = 0;}2）克隆ArrayList实例的副本，浅拷贝
public Object clone(){ try { ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone(); v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size); v.modCount = 0; return v; } catch (CloneNotSupportedException e) { // this shouldn't happen, since we are Cloneable throw new InternalError(e); }}3）判断是否包含某个指定元素
public boolean contains(Object o){ return indexOf(o) >= 0;}4）获取元素的个数
public int size(){ return size;}2.9、辅助操作
1）确保容量大小
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); }}2）裁剪容量
public void trimToSize(){ modCount++; if (size < elementData.length) { elementData = (size == 0) ? EMPTY_ELEMENTDATA : Arrays.copyOf(elementData, size); }}3）转换成数组
a> 该操作没有涉及到引用，属于安全操作
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()); System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size); if (a.length > size) a[size] = null; return a;}三、扩展区
1、专题一、ArrayList增删操作技术细节详解
2、Java提高篇（三四）-----fail-fast机制 （转载）
3、专题二、ArrayList序列化技术细节详解
4、专题三、ArrayList遍历方式以及效率比较
5、Java集合源码剖析（转载）
参考：
http://www.jb51.net/article/42764.htm
http://zhangshixi.iteye.com/blog/674856
转载于:https://www.cnblogs.com/aoguren/p/4756941.html
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