Java源代码走读--ArrayList

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我是靠谱客的博主含糊自行车，最近开发中收集的这篇文章主要介绍Java源代码走读--ArrayList，觉得挺不错的，现在分享给大家，希望可以做个参考。

概述

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;//由于实现了序列化接口，定义一个UID能够保证数据持久化写入和读取
<span style="white-space:pre">	</span>//如果没有serialVersionUID可能导致输入持久化以后，对代码进行了修改，这时jdk会生成一个新的UID，是原来写入的数据恢复不出来了
/**
* 元素存储到Object对象数组当中
*/
private transient Object[] elementData;
/**
* 元素个数
*/
private int size;
/**
* 根据初始化容量构造ArrayList
*/
public ArrayList(int initialCapacity) {
super();
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
this.elementData = new Object[initialCapacity];
}
/**
* ArrayList默认构造函数初始化容量为10
*/
public ArrayList() {
this(10);
}
/**
* 使用其他容器类来初始化ArrayList
*/
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray();
size = elementData.length;
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
}
/**
* <span style="font-family: Arial, Helvetica, sans-serif;">将ArrayList的大小变为当前存储元素的个数</span>
*/
public void trimToSize() {
modCount++;
int oldCapacity = elementData.length;
if (size < oldCapacity) {
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
}
}
/**
* 增加ArrayList的容量，新容量根据minCapacity的大小来定
* 如果传入的minCapacity的大小比原容量的1.5倍+1大，那么就将新容量定位minCapacity
* 否则为原容量的1.5倍+1，并将原ArrayList拷贝到新的空间当中.
*
*/
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
int oldCapacity = elementData.length;
if (minCapacity > oldCapacity) {
Object oldData[] = elementData;
int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;
if (newCapacity < minCapacity)
newCapacity = minCapacity;
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
}
/**
* 返回ArrayList当中存储元素的个数
*/
public int size() {
return size;
}
/**
* 是否为空
*/
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
/**
* 是否包含某个元素
*/
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) >= 0;
}
/**
* 返回查找对象的下标，找到返回下标，未找到返回-1
* ArrayList当中是可以存null的，原理跟对象数组相同，即引用为空
*/
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;
}
/**
* 返回查找对象在ArrayList中最后一次出现位置的下标，找到返回下标，未找到返回-1，从后向前找
*/
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;
}
/**
* 返回ArrayList的浅拷贝（元素背身并没有被拷贝）
*/
public Object clone() {
try {
ArrayList<E> v = (ArrayList<E>) 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();
}
}
/**
* 返回包含ArrayList当中所有元素的一个数组
* 这个数组是新数组，可以随意进行操作而不影响原ArrayList当中的元素
* 同时也是array和集合类操作的桥梁
*/
public Object[] toArray() {
return Arrays.copyOf(elementData, size);
}
/**
* 返回给定类型的数组
*/
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;
}
// Positional Access Operations
/**
* 返回特定下标的元素
*/
public E get(int index) {
RangeCheck(index);//先检查是否越界
return (E) elementData[index];
}
/**
* 修改特定位置的元素值，返回修改前的值
*/
public E set(int index, E element) {
RangeCheck(index);
E oldValue = (E) elementData[index];
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
/**
* 向ArrayList末尾添加元素
*/
public boolean add(E e) {
ensureCapacity(size + 1);
// Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
/**
* 将元素添加到加入到给定下标位置处
*/
public void add(int index, E element) {
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException(
"Index: "+index+", Size: "+size);
ensureCapacity(size+1);
// Increments modCount!!
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}
/**
* 删除给定下标处的元素，返回删除的元素
*/
public E remove(int index) {
RangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue = (E) elementData[index];
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // Let gc do its work
return oldValue;
}
/**
* 删除给定元素
*/
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
fastRemove(index);
return true;
}
} else {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
/*
* 删除元素，无返回值
*/
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; // Let gc do its work
}
/**
* 删除list当中的所有元素，清空list
*/
public void clear() {
modCount++;
// Let gc do its work
for (int i = 0; i < size; i++)
elementData[i] = null;
size = 0;
}
/**
* 将另一个集合类型当中的所有元素添加到ArrayList之后
*/
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacity(size + numNew);
// Increments modCount
System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
/**
* 将另一个集合类当中的所有元素添加到index索引位置之后
* 当中用到了两次arraycope方法。
*/
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException(
"Index: " + index + ", Size: " + size);
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacity(size + numNew);
// Increments modCount
int numMoved = size - index;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
numMoved);
System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
/**
* 删除一定范围内的元素
*/
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
modCount++;
int numMoved = size - toIndex;
System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex,
numMoved);
// Let gc do its work
int newSize = size - (toIndex-fromIndex);
while (size != newSize)
elementData[--size] = null;
}
/**
* 查看一个下标是否越界
*/
private void RangeCheck(int index) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException(
"Index: "+index+", Size: "+size);
}
/**
* 写序列化
*/
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException{
// Write out element count, and any hidden stuff
int expectedModCount = modCount;
s.defaultWriteObject();
// Write out array length
s.writeInt(elementData.length);
// 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();
}
}
/**
* 读序列化
*/
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
// Read in size, and any hidden stuff
s.defaultReadObject();
// Read in array length and allocate array
int arrayLength = s.readInt();
Object[] a = elementData = new Object[arrayLength];
// Read in all elements in the proper order.
for (int i=0; i<size; i++)
a[i] = s.readObject();
}
}

Java的ArrayList底层实际上是使用数组来实现的，较传统的数组优点是容量可以动态增长。

ArrayList对于元素的随机访问效率非常高。

默认初始化容量为10，随着不断元素的添加，容量会随之增长，增长的后的大小为原容量的1.5倍+1。

若不断的添加元素，可能会频繁的创建新数组拷贝新数组的工作，因此在使用ArrayList最好能预测需要多大空间，然后初始化，这样可以提高ArrayList的效率。

通过源代码可以看到ArrayList做的最多的就是数组的拷贝和移动操作。

arraycopy方法将原数组当中的元素拷贝到另外一个数组当中。

如果原数组和目标数组相同，则将需要拷贝的元素拷贝到一个临时数组，然后再从临时数组将元素拷贝到原数组当中。