Java集合-ArrayList源码分析
1.结构特性
Java ArrayList类使用动态数组来存储元素。它就像一个数组，但是没有大小限制。 可以随时添加或删除元素。有以下特性：
- 底层使用数组来存储元素
- 没有固定的容量限制，底层数组会自动扩容
- 允许包含null值
- 允许包含重复的值
- 保存了元素的添加顺序
- 不是线程安全的
2.构造函数
// 1.构建一个空的数组列表
ArrayList()
// 2.构造了一个包含指定元素集合的数组列表
ArrayList(Collection<? extends E> c)
// 3.构建一个数组列表，指定初始化容量
ArrayList(int initialCapacity)
3.成员变量
// ArryList包含的元素数量
private int size;
// ArrayList底层装载元素的数组
transient Object[] elementData;
4.常用的成员方法
// 1.增加元素到数组列表尾部
boolean add(E e)
// 2.增加元素到指定位置
void add(int index, E element)
// 3.获取指定位置的元素
E get(int index)
// 4.设置指定位置的元素
E set(int index, E element)
// 5.检查包含指定元素
E remove(int index)
// 6.返回指定元素在此列表中首次出现的索引
int indexOf(Object o)
// 7.返回一个数组包含所有的元素
Object[] toArray()
// 8.返回此列表中指定的fromIndex（包括）和toIndex（不包括）之间的视图。
List<E> subList(int fromIndex, int toIndex)
// 9.移除数组列表中所有的元素
void clear()
// 10.返回true表示数组列表中没有任何元素
boolean isEmpty()
// 11.数组列表中包含的元素个数
int size()
// 12.检查并增加ArrayList实例的容量，以确保它至少可以容纳参数指定的元素数量。
void ensureCapacity(int minCapacity)
5.底层数组扩容原理
1.添加元素的时候，首先检查并增加底层elementData的容量，以确保它至少可以容纳指定的元素数量。
public boolean add(E e) {
// 检查容量
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
......
}
2.新的容量是在原容量的基础上增加 50 %
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
// 计算新容量
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
......
}
3.将elementData 中元素拷贝到一个新数组，索引位置的元素保持不变，然后将新的数组实例赋值给 elementData。
private void grow(int minCapacity) {
......
// 拷贝新数组
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
6.序列化原理
1.通过ArrayList的声明可以看到实现了Serializable接口，对象可以序列化。
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{
......
}
2.序列化时调用 writeObject() 方法将size和element写入ObjectOutputStream。
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException{
......
}
3.反序列化时调用readObject，从ObjectInputStream获取size和element，再恢复到elementData。
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
......
}
4.成员变量 elementData 是一个缓存数组，会预留一些容量，使用了 transient 关键字修饰，不会序列化到目的地中，从而节省时间和空间。
7.集合元素排序
1.使用Collections.sort()方法传入 ArrayList 实例进行排序（字典序）
@Test
public void testArrayListSort () {
ArrayList<String> list = new ArrayList<>(10);
list.add("one");
list.add("two");
Collections.sort(list);
System.out.println(list); // output: [one, two]
}
2.使用Collections.sort()方法传入 ArrayList 实例和Commparator接口的类的对象，实现自定义排序。
@Test
public void testArrayListSort () {
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(10);
list.add(20);
list.add(18);
Collections.sort(list, new Comparator<Integer>() {
@Override
public int compare(Integer o1, Integer o2) {
return o1 - o2;
}
});
System.out.println(list); // output: [18, 20]
}
3.使用成员方法 sort() 传入Commparator接口的类的对象，实现自定义排序。
@Test
public void testArrayListSort () {
ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(10);
list.add(20);
list.add(18);
list.sort(new Comparator<Integer>() {
@Override
public int compare(Integer o1, Integer o2) {
return o1 - o2;
}
});
System.out.println(list); // output: [18, 20]
}
8.迭代器的实现
1.ArrayList 内部类 Itr 实现了Iterator 接口用来遍历 elementData 中的元素，调用实例的成员方法 iterator() 返回迭代器。
private class Itr implements Iterator<E> {
......
}
2.Iterator支持从前向后顺次遍历elementData中元素。
3.Itr类实现迭代器 Iterator的方法：
// 判断指针cursor是否到达elementData数组右边界
public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}
public E next() {
// 返回指针cursor指向的元素
int i = cursor;
......
// cursor右移动一位
cursor = i + 1;
return (E) elementData[lastRet = i];
}
public void remove() {
......
try {
// 将新近返回的元素删除
ArrayList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
9.总结
以上就是对ArrayList的理解，如果有理解不正确的地方，欢迎指正，最后，补充一张脑图：
