ArrayList 源码分析

ArrayList 是 java 集合框架中比较常用的数据结构，继承自 AbstractList，实现了 List 接口。底层基于数组实现容量大小动态变化，允许 null 存在。同时还实现了 RandomAccess、Cloneable、Serializable接口，所以 ArrayList 是支持快速访问、复制、序列化的

ArrayList 原理

• ArrayList 是基于数组来实现的
• java 中的数组都是定长数组，比如数组大小设置为20，此时你不停的往 ArrayList 里面塞入数据，此时元素超过20以后就会自动扩容，就会用一个更大的数组，把以前的数组拷贝到新的数组里面去

ArrayList的优缺点

• 缺点
  ① 不要频繁的往 ArrayList 里面去塞数据，导致它频繁的数组扩容，避免扩容的时候较差的性能影响了系统的运行
  ② 底层是数组来实现的，若要在数组中间添加一个元素，需要将数组中那个新增的元素后面的元素全部往后面挪一位，所以说，如果往ArrayList中间插入一个元素，性能比较差，会导致后面的大量元素挪动一个位置
• 优点
  ① 基于数组来实现的，非常适合随机读，性能很高，它可以基于它底层对数组的实现来快速的随机读取到某个元素，list.get(n)
  ② 开发系统的时候，大量的场景，需要一个集合，里面可以按照顺序灌入一些数据，对于ArrayList的话，它的最重要的功能作用就是他里面的元素是有顺序的，我们在系统里的一些数据，都是需要按照我们插入的顺序来排列的

源码分析

构造方法

在ArrayList中，默认的构造方法，直接初始化一个ArrayList实例的话，会将内部的数组做成一个默认的空数组{}private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};,它有一个默认的初始化的数组的大小的值，默认为10，private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;,也就是我们可以认为它默认的数组初始化的大小就是只有10个元素
对于ArrayList，如果要玩好的话，一般来说，你应该都不是使用这个默认的构造函数，你构造一个ArrayList的话，基本上来说就是默认它里面不会有太频繁的插入、移除元素的操作，大体上他里面有多少元素，你应该可以推测一下
基本上最好是给ArrayList构造的时候，给一个比较靠谱的初始化的数组大小，比如说，100个数据，1000个数据，避免数组太小，往里面塞入数据的时候，导致数据不断的扩容，不断的搞新数组

boolean add(E e)

public boolean add(E e) {
      ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
      elementData[size++] = e;
      return true;
 }

你每次往ArrayList中插入数据的时候，都会判断一下，当前数组是否塞满了，如果塞满了，此时就会自动扩容，然后将老数组中的元素拷贝到新数组中，确保说数组一定是可以承受足够多的元素的，扩容的方法是grow()，扩容的大小为int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);即扩容为老数组大小的1.5倍

E set(int index, E element)

public E set(int index, E element) {
    // 用于检测索引是否超出元素大小，超出就报IndexOutOfBoundsException
    rangeCheck(index);
    // 替换索引位置的元素
    // 获取索引位置老的元素
    E oldValue = elementData(index);
    // 设置为新的元素
    elementData[index] = element;
    // 返回索引所在的老的数据
    return oldValue;
}

private void rangeCheck(int index) {
   if (index >= size)
      throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}

void add(int index, E element)

public void add(int index, E element) {
    // 判断索引是否越界
    rangeCheckForAdd(index);
    // 该方法确保数组是否满了，若满了再次添加的时候会调用grow()进行扩容
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    // 进行数组的拷贝
    // 5个参数
    // 第一个参数是要被复制的数组
    // 第二个参数是被复制的数字开始复制的下标
    // 第三个参数是目标数组，也就是要把数据放进来的数组
    // 第四个参数是从目标数据第几个下标开始放入数据
    // 第五个参数表示从被复制的数组中拿几个数值放到目标数组中
    // eg:
    // 数组1：int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
    // 数组2：int[] arr2 = { 5, 6,7, 8, 9 };
    // 运行：System.arraycopy(arr, 1, arr2, 0, 3);
    // 得到
    // int[] arr2 = { 2, 3, 4, 8, 9 };
    // 表示的是从数组arr中下标为1的位置取出3个数据，放到数组arr2中从下标为2的位置，放入3个数据。
    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                     size - index);
    // 把第index位置的元素设为element
    elementData[index] = element;
    size++;
}

private void rangeCheckForAdd(int index) {
    if (index > size || index < 0)
        throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}

E get(int index)

public E get(int index) {
    // 判断数组是否越界
    rangeCheck(index);
    // 直接返回索引位置的元素
    return elementData(index);
}

E remove(int index)

public E remove(int index) {
    // 判断索引是否超出数组大小
    rangeCheck(index);
    // 查资料说这是 记录modCount的修改次数
    modCount++;
    E oldValue = elementData(index);
    // 需要挪动的元素的个数
    int numMoved = size - index - 1;
    if (numMoved > 0)
        // 数组的拷贝，见add()源码分析
        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                         numMoved);
    // 将移动后最后一个位置设为 null
    elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work

    return oldValue;
}

源码分析的总结

remove()、add(index,element)这两个方法，都会导致数组的拷贝，大量元素的挪动，这种基于数组来做这种随机位置的插入和删除，性能都不是太高
add()、add(index,element)这两个方法，都可以会导致数组需要扩容，数组长度是固定的，默认初始大小是10个元素，如果不停的往数组里赛数据，可能会导致瞬间数组不停的扩容，影响系统性能
set()、get()定位到随机位置，替换那个元素，或者是获取那个元素，这个其实还是比较靠谱的，基于数组来实现随机位置的定位，性能还是很高的