JDK1.8源码阅读系列之一：ArrayList

　　本篇随笔主要描述的是我阅读 ArrayList 源码期间的对于 ArrayList 的一些实现上的个人理解，有不对的地方，请指出～

　　先来看一下 ArrayList 的继承图：

　　

　　由图可以看出，ArrayList 的父类有 AbstractList、 AbstractCollection ，所以我从 AbstractCollection 类开始阅读。

　　

　　一、AbstractCollection 类相关。

　　　　AbstractCollection 类实现了 Collection 接口，并且由于 AbstractCollection 是一个抽象类，所以它只实现了一些 Collection 接口中的方法，例如 toArray() 方法， contains() 方法， remove() 方法等等。对于Collection 接口中含有的其它方法仍令其保持抽象实现，我认为这样实现的原因是 ：抽象类的作用就是一个概括作用，它需要将其子类中含有的公共方法在抽象类中加以实现，而抽象类中仍然保持抽象的方法一般都是每个子类有自己的实现，在抽象类中是没有办法统一起来的。

　　　　在 AbstractCollection 类中，我以为 finishToArray() 方法值得注意一下：

　　　　

　　

　　　　finishToArray() 方法是用来给数组 r[] 扩容的，每次当数组 r 的容量不足以容纳迭代器遍历到的元素时，就会对数组 r 进行扩容，并且对扩容后的数组容量进行校验(hugeCapacity())。

　　　  扩容方法：newCap = cap + （cap >> 1）+ 1; 

 

　　二、AbstractList 相关

　　　　AbstractList 也是一个抽象类，其下面具体的子类主要有 LinkedList， ArrayList， Vector几种。所以 AbstractList 中含有的方法主要是对这几个具体的子类的抽象。

　　　　我认为 AbstractList 中主要有以下几点值得注意：

　　　　1、AbstractList 中 iterator() 和 listIterator() 均采用内部类方式实现。

　　　　

public Iterator<E> iterator() {
        return new Itr();
}

public ListIterator<E> listIterator() {
        return listIterator(0);
}

public ListIterator<E> listIterator(final int index) {
        rangeCheckForAdd(index);

        return new ListItr(index);
}

private class Itr implements Iterator<E> {
    
            ......

}

private class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {
            ......
}    

　　　　2、AbstractList 中 removeRange() 方法为我们展示了如何运用迭代器移除 list 指定范围的元素。（相比于 ArrayList 中的 removeRange 方法，用迭代器实现的 removeRange 复杂度　                  较高）

　　

 protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
        ListIterator<E> it = listIterator(fromIndex);
        for (int i=0, n=toIndex-fromIndex; i<n; i++) {
            it.next();
            it.remove();
        }
 }

　　　　3、并发修改异常 ConcurrentModificationException

　　　　　　在 AbstractList 中通过 expectedModCount 和 modCount 两个量比较来判断是否产生了并发修改异常，当迭代器在迭代过程中发现 expectedModCount 和 modCount 两个量不相                 等时就会抛出并发修改异常。modCount 代表改动 list 的次数，当获得一个 iterator 或者 listIterator 时，就会将 modCount 值赋给 expectedModCount,在迭代器使用的过程中，如果出                 现两个值不相等的情况 ，就证明有迭代器之外的操作改动了 list，而这很可能会导致迭代器对 list 的操作出现错误，所以在接下来使用迭代器的时候就会抛出异常，这就是并发修改异                 常的作用。

 

　　　　4、AbstractList 中的 subList() 方法。

　　　　　　先来看下 subList() 方法的实现：

　　　　　　

public abstract class AbstractList<E> extends AbstractCollection<E> implements List<E> {
       ......
        public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
            return (this instanceof RandomAccess ?
                new RandomAccessSubList<>(this, fromIndex, toIndex) :
                new SubList<>(this, fromIndex, toIndex));
        }
        ......
}
class SubList<E> extends AbstractList<E> {
    SubList(AbstractList<E> list, int fromIndex, int toIndex) {
        l = list;
        offset = fromIndex;
        size = toIndex - fromIndex;
        this.modCount = l.modCount;
    }
    public E set(int index, E element) {
        return l.set(index+offset, element);
    }
        ......
}
class RandomAccessSubList<E> extends SubList<E> implements RandomAccess {
    RandomAccessSubList(AbstractList<E> list, int fromIndex, int toIndex) {
        super(list, fromIndex, toIndex);
    }
        ......   
}

 

 

　　　　　　可见有 SubList 与 RandomAccessSubList 两种，区别在于是否实现 RandomAccess 接口 ，也就是是否可以随机读取，例如 ArrayList 可以随机读取，而 LinkedList 则只能顺序读                 取。在SubList类的构造方法中，获取了一个 AbstractList 类的引用，作用是利用这个引用实现 SubList 中的相关方法。

　　　　　　也就是说，subList 几乎所有方法都是基于 AbstractList 类实现的，对于 subList  返回的 list 所做的所有改动都会反应到原来的 list 当中去。

 

　　三、ArrayList 相关

　　　　　     我认为 ArrayList 源码中以下几点值得注意：

　　　　　　1、在 ArrayList 把集合当做构造器中参数涉及到的 JDK BUG，源码如下：

　　　　　　

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);
}

 

　　　　　　　　在源码中可以看到由于  c.toArray might (incorrectly) not return Object[] ，所以运用反射进行了 class 类型的判断，那么什么时候会出现这种情况呢？下面举例说明：

　　　　　　

public static void main(String[] args) {
        List<String> list1 = new ArrayList<>();
        list1.add("hello"); list1.add("world");
        Object[] o1 = list1.toArray();
        System.out.println(o1.getClass());
        //下面这句代码可以正常执行
        o1[0] = new Integer(1);

        List list = Arrays.asList("hello", "world", "i", "love", "you");
        Object[] o = list.toArray();
        System.out.println(o.getClass());
        //下面这句代码会抛出java.lang.ArrayStoreException异常
        o[0] = new Integer(1);
}

　　　　　　输出结果为：

　　　　　　

　　　　　　可以看到 list 与 list1 的 toArray 方法返回的数组类型是不相同的，如果尝试向 String 类型数组中插入其它类型元素，就会抛出异常。所以

　　　　　　public ArrayList(Collection<? extends E> c) {} 方法中要对 collection.toArray() 方法返回的数组类型进行判断，如果不是 Object[]，就要新建一个 Object[]，并进行复制。

　　　　2、ArrayList 扩容方法

　　　　　　

private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int 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);
}

 

　　　　　　采用 oldCapacity + （oldCapacity >> 1）来扩充容量。

 

　　　　3、与 AbstractList 相似，ArrayList 的 subList 方法也是基于 ArrayList 实现的，对于 subList 产生的 list 的所有操作都会反映到原来的 ArrayList 上。

 

　　ArrayList 源码相关就介绍到这里。