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