ArrayList源码分析
arrayList实际上是一个可变长度的数组,它有一些属性
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;//默认初始化数组大小 private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; transient Object[] elementData;//元素数据实际存储位置 private int size;//数据量
我们来看下ArrayList的初始化过程
public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; } 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); } } 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; } }
ArrayList有三个构造函数
第一种方式是将元素数据设置为默认的空Object数组对象
第二种方式是传入初始容量initialCapacity,大于0则创建这个数值大小的数组,等于0等同第一种方式,小于0则抛出异常。
第三种方式是传入一个集合,把集合转为数组复制给elementData,同时存入size
接下来我们来看看ArrayList的增删改查
新增
public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! 数据量+1 elementData[size++] = e;//插入一个元素 return true; } private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);//数据量与容器初始大小比较,把大的数设置为数组扩容后的容量 } ensureExplicitCapacity(minCapacity); } private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; // overflow-conscious code if (minCapacity - elementData.length > 0)//如果最小容量比实际容量大,则扩容 grow(minCapacity); } private void grow(int minCapacity) { // overflow-conscious code int oldCapacity = elementData.length; int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//扩容 新数组长度=老数组+老数组/2 也就是说扩容了不到三分之一 if (newCapacity - minCapacity < 0) newCapacity = minCapacity; if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)//扩容后的新数组超出最大大小 newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);//新容量设置为integer最大值/最大值-8 // minCapacity is usually close to size, so this is a win: elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);//把老数据复制到新数组中 } private static int hugeCapacity(int minCapacity) { if (minCapacity < 0) // overflow throw new OutOfMemoryError();//抛出内存溢出错误 return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE; }
从上面的代码不难看出ArrayList的新增逻辑:
①我们要确保添加一个元素能成功,要有足够的数组长度来存储。将元素个数加1,这也就是添加一个元素后最少需要多长的数组来存储所有元素,将这个值和初始大小比较,用两者之间大的数来表示(最小要求容量)。
②进行判断是否最小要求容量是否超出数组长度,超出了则需要扩容
扩容处理:
③新容量=数组长度+数组长度/2 也就是说扩容了不到三分之一,
④如果扩容后的容量还是不够最小要求,则新容量设置为最小要求的容量(这种场景发生在一次性加入了很多元素addAll()方法中)
⑤判断新容量是否超出数组最大容量 (MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8),超出则使用最小要求容量,
最小要求容量小于0,抛出内存溢出,
不小于0,与MAX_ARRAY_SIZE比较,超出则数组容量达到int最大值
数据复制:
⑥把原来的数组通过Arrays.copyOf复制到新数组中去
⑦插入元素,elementData[size++] = e
删除元素
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 work return oldValue; } private void rangeCheck(int index) { if (index >= size) throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index)); } E elementData(int index) { return (E) elementData[index]; }
相对于新增,删除的方法就简单多了,大概分为几个步骤
①下标范围检查,超出元素个数则抛出异常
②数组移动,从当前位置开始,后面的所有元素整体复制
③最后一个元素清空
由于删除的时候会改变ArrayList的存储结构,所以在遍历删除的时候要小心,应该使用迭代器来删除元素。(迭代器使用游标遍历,删除元素不会改变游标位置)
插入
public void add(int index, E element) { rangeCheckForAdd(index); ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index); elementData[index] = element; size++; }
和新增类似,分为三步:
①下标检查
②容器扩容
③数组复制
查询元素是否存在
public boolean contains(Object o) { return indexOf(o) >= 0; } 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; }
遍历查询