ArrayList源码解析（一）
正文
源码解析系列主要对Java的源码进行详细的说明，由于水平有限，难免出现错误或描述不准确的地方，还请大家指出。
1.位置
ArrayList位于java.util包中。
1 package java.util; 2 3 import java.util.function.Consumer; 4 import java.util.function.Predicate; 5 import java.util.function.UnaryOperator;
2.变量和常量
先明确一点，ArrayList是采用Object类型的数组实现的。
ArrayList开始定义了一些常量和变量：
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
/**
* Default initial capacity.
* ArrayList初始化默认容量大小为10，见无参构造函数。
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/**
* Shared empty array instance used for empty instances.
* 空实例共享的空数组实例。
*/
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* Shared empty array instance used for default sized empty instances. We
* distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when
* first element is added.
* 默认大小的空实例共享的空数组实例。将它与EMPTY_ELEMENTDATA区分开，以便确定当添加了第一个成员之后扩充多大。
*/
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
* The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any
* empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
* will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
* ArrayList成员存储在这个数组缓冲区中。
* 容量大小是这个缓冲区的长度，任何elementDate==DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA的空ArrayList
* 在添加第一个成员时都会扩充到DEFAULT_CAPACITY大小，即容量为10。
*/
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
/**
* The size of the ArrayList (the number of elements it contains).
* ArrayList的大小，注意是实际包含的成员个数。
* @serial
*/
private int size;
3.构造函数
ArrayList有三个构造函数：
1）无参构造函数
/**
* Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
* 构造一个初始容量为10的空list。
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
注意，这里说构造一个初始容量为10的空list，但是赋给elementData的只是一个空的数组（原因后续说明）。
2）带指定初始容量参数的构造函数
/**
* Constructs an empty list with the specified initial capacity.
* 构造一个指定了初始容量的空list。
* @param initialCapacity the initial capacity of the list
* initialCapacity指定list的初始容量
* @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity
* is negative
* 当指定容量值为负值时，抛出IllegalArgumentException异常
*/
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);
}
}
当指定的初始容量值大于零时，新建一个大小为initialCapacity的Object数组，并赋 elementData；
当指定的初始容量值为零时，将 EMPTY_ELEMENTDATA赋给elementData。
3）使用指定Collection构造ArrayList的构造函数
/**
* Constructs a list containing the elements of the specified
* collection, in the order they are returned by the collection's
* iterator.
* 构造一个包含指定Collection成员的list，成员的排列顺序与使用Collection的
* iterator返回的顺序一致。
* @param c the collection whose elements are to be placed into this list
* c 指定的Collection，它的所有元素都会被放在构造的list中
* @throws NullPointerException if the specified collection is null
* 当指定的Collection为null是抛出NullPointerException异常
*/
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;
}
}
既然是从指定的Collection构造ArrayList，那么成员的类型就要保持不变，即ArrayList中的成员类型与Collection中的成员类型要相同。
先利用toArray()将Collection c转换为数组，并让elementData指向这个数组；
接下来，取出elementData的成员个数并赋值给size；
如果size不为0，则判断elementData的成员类是否与Object类相同，不同则进行一次copy操作，并进行类型转换；
如果size为0，则将elementData指向EMPY_ELEMENTDATA。
4.trimToSize()方法
/**
* Trims the capacity of this <tt>ArrayList</tt> instance to be the
* list's current size. An application can use this operation to minimize
* the storage of an <tt>ArrayList</tt> instance.
* 将ArrayList实例的容量trim为list的当前size。
* 应用可以使用这个方法来最小化ArrayList实例的存储空间。
*/
public void trimToSize() {
modCount++;
if (size < elementData.length) {
elementData = (size == 0)
? EMPTY_ELEMENTDATA
: Arrays.copyOf(elementData, size);
}
}
modCount用来记录修改次数，modCount主要用于多线程环境下，因为ArrayList是非线程安全的，这里使用了Fail-Fast机制。任何对ArrayList的修改都会增加modCount的值，在迭代器初始化过程中会将这个值赋给迭代器的 expectedModCount。在迭代过程中，会判断 modCount是否等于 expectedModCount，如果不等，说明其他线程修改了ArrayList，就要抛出ConcurrentModificationException 异常。
理解这个函数的前提是分清楚size和length的不同之处：
size是ArrayList实际包含的成员个数；而length是ArrayList的容量，即最多容纳多少元素。
比如ArrayList的length可以为10，但是只包含6个成员，其余为null。
trimToSize()方法的目的就是使length等于size，以节约存储空间。
当size小于elementData的length时：
如果size为0，说明 elementData 不包含任何成员，把elementData指向 EMPTY_ELEMENTDATA 即可；
如果size不为0，说明elementData包含成员，这时调用copyOf()，做一次copy，使ArrayList的容量大小和size相等（这里主要目的是理解ArrayList，暂时不对copyOf()进行说明，后续文章详细介绍）。
下篇文章我们主要分析ArrayList的扩容机制。
