ArrayList源码分析超详细
ArrayList源码分析超详解
想要分析下源码是件好事，但是如何去进行分析呢？以我的例子来说，我进行源码分析的过程如下几步：
- 找到类：利用 IDEA 找到所需要分析的类(ztrl+N查找ArraList)（此处就是 ArrayList）
- 新建类：新建一个类，命名为 ArrayList，将源码拷贝到该类。因为我们分析的时候肯定是需要进行代码注释，以及调试的，而jdk的源码，我们是没法在里面直接进行代码注释和断点调试的
- 按照上面的方法将新建AbstractList类，并将源码拷贝过来，这是由于ArrayList中要用到AbstractList类中的变量，如果不拷贝过来就会报错。
- 修改类：我们刚拷贝过来的源码，肯定会报错的。报错原因比如：包名不匹配、继承的类中权限问题，因此我们需要对源码进行修改。
- 查看代码 + 测试案例 + 断点调试：前面准备好了，就到分析的过程了。分析，不仅仅是简单的看下代码，我们需要仔细思考，且辅以相应的测试案例，甚至于进行断点跟踪查看运行过程。
好了,我们获得了ArrayList源码后该怎样做?当然是一步步分析，这里我使用的是jdk 1.8的包含一些1.8新特性的源码,往下看,看完可能需要你花费很久的时间.
package annoction;
import java.util.*;
import java.util.function.Consumer;
import java.util.function.Predicate;
import java.util.function.UnaryOperator;
import sun.misc.SharedSecrets;
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
/**
* 序列号
*/
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
/**
* 默认容量
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/**
* 一个空数组
* 当用户指定该 ArrayList 容量为 0 时，返回该空数组
*/
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* 一个空数组实例
* - 当用户没有指定 ArrayList 的容量时(即调用无参构造函数)，返回的是该数组==>刚创建一个 ArrayList 时，其内数据量为 0。
* - 当用户第一次添加元素时，该数组将会扩容，变成默认容量为 10(DEFAULT_CAPACITY) 的一个数组===>通过 ensureCapacityInternal() 实现
* 它与 EMPTY_ELEMENTDATA 的区别就是：该数组是默认返回的，而后者是在用户指定容量为 0 时返回
*/
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* ArrayList基于数组实现，用该数组保存数据, ArrayList 的容量就是该数组的长度
* - 该值为 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 时，当第一次添加元素进入 ArrayList 中时，数组将扩容值 DEFAULT_CAPACITY(10)
*/
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
/**
* ArrayList实际存储的数据数量
*/
private int size;
/**
* 创建一个初试容量的、空的ArrayList
* @param initialCapacity 初始容量
* @throws IllegalArgumentException 当初试容量值非法(小于0)时抛出
*/
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);
}
}
/**
* 无参构造函数：
* - 创建一个 空的 ArrayList，此时其内数组缓冲区 elementData = {}, 长度为 0
* - 当元素第一次被加入时，扩容至默认容量 10
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
/**
* 创建一个包含collection的ArrayList
* @param c 要放入 ArrayList 中的集合，其内元素将会全部添加到新建的 ArrayList 实例中
* @throws NullPointerException 当参数 c 为 null 时抛出异常
*/
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
//将集合转化成Object[]数组
elementData = c.toArray();
//把转化后的Object[]数组长度赋值给当前ArrayList的size，并判断是否为0
if ((size = elementData.length) != 0) {
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
// 这句话意思是：c.toArray 可能不会返回 Object[]，可以查看 java 官方编号为 6260652 的 bug
if (elementData.getClass() != Object[].class)
// 若 c.toArray() 返回的数组类型不是 Object[]，则利用 Arrays.copyOf(); 来构造一个大小为 size 的 Object[] 数组
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
// 替换空数组
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
/**
* 将数组缓冲区大小调整到实际 ArrayList 存储元素的大小，即 elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
* - 该方法由用户手动调用，以减少空间资源浪费的目的 ce.
*/
public void trimToSize() {
// modCount 是 AbstractList 的属性值：protected transient int modCount = 0;
// [问] modCount 有什么用？
modCount++;
// 当实际大小 < 数组缓冲区大小时
// 如调用默认构造函数后，刚添加一个元素，此时 elementData.length = 10，而 size = 1
// 通过这一步，可以使得空间得到有效利用，而不会出现资源浪费的情况
if (size < elementData.length) {
// 注意这里：这里的执行顺序不是 (elementData = (size == 0) ) ? EMPTY_ELEMENTDATA : Arrays.copyOf(elementData, size);
// 而是：elementData = ((size == 0) ? EMPTY_ELEMENTDATA : Arrays.copyOf(elementData, size));
// 这里是运算符优先级的语法
// 调整数组缓冲区 elementData，变为实际存储大小 Arrays.copyOf(elementData, size)
//先判断size是否为0，如果为0:实际存储为EMPTY_ELEMENTDATA,如果有数据就是Arrays.copyOf(elementData, size)
elementData = (size == 0)
? EMPTY_ELEMENTDATA
: Arrays.copyOf(elementData, size);
}
}
/**
* 指定 ArrayList 的容量
* @param minCapacity 指定的最小容量
*/
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
// 最小扩充容量，默认是 10
//这句就是：判断是不是空的ArrayList,如果是的最小扩充容量10，否则最小扩充量为0
//上面无参构造函数创建后，当元素第一次被加入时，扩容至默认容量 10,就是靠这句代码
int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)
? 0
: DEFAULT_CAPACITY;
// 若用户指定的最小容量 > 最小扩充容量，则以用户指定的为准，否则还是 10
if (minCapacity > minExpand) {
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
}
/**
* 私有方法：明确 ArrayList 的容量，提供给本类使用的方法
* - 用于内部优化，保证空间资源不被浪费：尤其在 add() 方法添加时起效
* @param minCapacity 指定的最小容量
*/
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
// 若 elementData == {}，则取 minCapacity 为 默认容量和参数 minCapacity 之间的最大值
// 注：ensureCapacity() 是提供给用户使用的方法，在 ArrayList 的实现中并没有使用
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity= Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
/**
* 私有方法：明确 ArrayList 的容量
* - 用于内部优化，保证空间资源不被浪费：尤其在 add() 方法添加时起效
* @param minCapacity 指定的最小容量
*/
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
// 将“修改统计数”+1，该变量主要是用来实现fail-fast机制的
modCount++;
// 防止溢出代码：确保指定的最小容量 > 数组缓冲区当前的长度
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
/**
* 数组缓冲区最大存储容量
* - 一些 VM 会在一个数组中存储某些数据--->为什么要减去 8 的原因
* - 尝试分配这个最大存储容量，可能会导致 OutOfMemoryError(当该值 > VM 的限制时)
*/
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
/**
* 私有方法：扩容，以确保 ArrayList 至少能存储 minCapacity 个元素
* - 扩容计算：newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); 扩充当前容量的1.5倍
* @param minCapacity 指定的最小容量
*/
private void grow(int minCapacity) {
// 防止溢出代码
int oldCapacity = elementData.length;
// 运算符 >> 是带符号右移. 如 oldCapacity = 10,则 newCapacity = 10 + (10 >> 1) = 10 + 5 = 15
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
if (newCapacity - minCapacity < 0) // 若 newCapacity 依旧小于 minCapacity
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) // 若 newCapacity 大于最大存储容量，则进行大容量分配
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
/**
* 私有方法：大容量分配，最大分配 Integer.MAX_VALUE
* @param minCapacity
*/
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
/**
* 返回ArrayList实际存储的元素数量
*/
public int size() {
return size;
}
/**
* ArrayList是否有元素
*/
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
/**
* 是否包含o元素
*/
public boolean contains(Object o) {
// 根据 indexOf() 的值(索引值)来判断，大于等于 0 就包含
// 注意：等于 0 的情况不能漏，因为索引号是从 0 开始计数的
return indexOf(o) >= 0;
}
/**
* 顺序查找，返回元素的最低索引值(最首先出现的索引位置)
* @return 存在？最低索引值：-1
*/
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;
}