1.概览

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

实现了 RandomAccess 接口，因此支持随机访问。这是理所当然的，因为ArrayList 是基于数组实现的。

数组的默认大小为 10。

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

2.序列化

ArrayList基于数组实现，并且具有动态扩容特性，因此保存元素的数组不一定都会被使用，那么就没必要全部进行序列化。

保存元素的数组elementData使用transient修饰，该关键字声明数组默认不会被序列化。

transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access

ArrayList 实现了writeObject() 和 readObject() 来控制只序列化数组中有元素填充那部分内容。

private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;// Read in size, and any hidden stuffs.defaultReadObject();// Read in capacitys.readInt(); // ignoredif (size > 0) {// be like clone(), allocate array based upon size not capacityensureCapacityInternal(size);Object[] a = elementData;// Read in all elements in the proper order.for (int i=0; i<size; i++) {a[i] = s.readObject();}}
}

private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) throws java.io.IOException{// Write out element count, and any hidden stuffint expectedModCount = modCount;s.defaultWriteObject();// Write out size as capacity for behavioural compatibility with clone()s.writeInt(size);// Write out all elements in the proper order.for (int i=0; i<size; i++) {s.writeObject(elementData[i]);} if (modCount != expectedModCount) {throw new ConcurrentModificationException();}
}

序列化时需要使用 ObjectOutputStream 的 writeObject() 将对象转换为字节流并输出。

而 writeObject() 方法在传入的对象存在 writeObject() 的时候会去反射调用该对象的 writeObject() 来实现序列化。

反序列化使用的是 ObjectInputStream 的readObject() 方法，原理类似。

ArrayList list = new ArrayList();
ObjectOutputStream oos = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(file));
oos.writeObject(list);

3.扩容

添加元素时使用 ensureCapacityInternal() 方法来保证容量足够，如果不够时，需要使用 grow() 方法进行扩容，新容量的大小为 oldCapacity + (oldCapacity>> 1) ，也就是旧容量的 1.5 倍。

扩容操作需要调用 Arrays.copyOf() 把原数组整个复制到新数组中，这个操作代价很高，因此最好在创建 ArrayList 对象时就指定大概的容量大小，减少扩容操作的次数。

public boolean add(E e) {ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!elementData[size++] = e;return true;
} private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);}     ensureExplicitCapacity(minCapacity);
} private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {modCount++;// overflow-conscious codeif (minCapacity - elementData.length > 0)grow(minCapacity);
} private void grow(int minCapacity) {// overflow-conscious codeint 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);
}

4.删除元素

需要调用 System.arraycopy() 将 index+1 后面的元素都复制到 index 位置上，该操作的时间复杂度为 O(N)，可以看出 ArrayList 删除元素的代价是非常高的。

public E remove(int index) {rangeCheck(index);modCount++;E oldValue = elementData(index);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 workreturn oldValue;
}

5. Fail-Fast

modCount 用来记录 ArrayList 结构发生变化的次数。

结构发生变化是指添加或者删除至少一个元素的所有操作，或者是调整内部数组的大小，仅仅只是设置元素的值不算结构发生变化。

在进行序列化或者迭代等操作时，需要比较操作前后 modCount 是否改变，如果改变了需要抛出 ConcurrentModificationException。

private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)throws java.io.IOException{// Write out element count, and any hidden stuffint expectedModCount = modCount;s.defaultWriteObject();// Write out size as capacity for behavioural compatibilitywith clone()s.writeInt(size);// Write out all elements in the proper order.for (int i=0; i<size; i++) {s.writeObject(elementData[i]);} if (modCount != expectedModCount) {throw new ConcurrentModificationException();}
}

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