【Java集合系列一】ArrayList解析

一、基础简介

1、ArrayList继承关系

2、底层用数组来存储数据，数据会在ArrayList创建的时候一并初始化。如果创建ArrayList的时候，没有设置容量，则会delay到第一次add数据时初始化这个数组。

3、默认的初始容量是10

4、System.arrayCopy()

ArrayList严重依赖System.arrayCopy()方法，不管是Android还是JDK，这个方法都是native的，定义如下：

二、几个重要的方法

1、add(E e)

如上代码所示：在添加数据时，首先扩容至size+1，也就是当前元素个数+1。如果数组还没被初始化，则用默认容量和size+1取最大，然后初始化，这个操作最多执行一次。接着判断，如果size+1大于当前数组的容量，才会真正扩容。具体扩容的策略是：首先在当前数组长度基础上乘以1.5倍，然后与size+1取最大值使用，最后与数组可接受的最大容量值MAX_ARRAY_SIZE比较，如果比MAX_ARRAY_SIZE还大，则设置一个hugeCapacity。

梳理一下，使用默认方式创建ArrayList，此时elementData数组尚未被初始化。添加第一个元素，初始化elementData数组，length=10。size表示的是数组中存储元素的个数，size+1和10比较，发现数组容量足够，则不会触发扩容。继续添加直到第11个元素，size+1=11，11>10，触发扩容逻辑。10*1.5=15，大于我们需要的最小容量11，所以按照15扩容即可。扩容操作调用了Arrays.copyOf()方法，说白了，就是创建一个新的数组，容量是扩容之后的容量。然后将旧数组中的值全部拷贝到新数组中。

add方法的最后，就是将数据放到以size为下标的数组位置，然后size+1。所以size指的永远是数组中的实际元素个数，这个值恰好能作为数组中最后一个元素之后的下标位置。

2、add(int index, E e)

先扩容，然后将elementData数组中，index位置及其之后所有的元素拷贝到index+1位置及其之后对应的位置。说白了，就是index及其之后的所有元素全部后移一位，腾出index位置的空间，给要插入的元素。这里的性能较差，所以如果有大量的中间位置插入操作，不建议使用ArrayList。

3、addAll(Collection c)

将c列表中的数据追加到elementData之后，首先扩容，然后将a数组所有元素拷贝到elementData数组下标从size开始的位置，最后size+=numNew；

4、addAll(int index，Collection c)

原理和之前的差不多。

5、remove(int index)

代码比较简单，就是将index之后的元素全部前移一位，这样自然会占用index所在位置，相当于删除了index位置的元素。要注意的是，前移之后，数组最后一位元素还是存在的，也就是说旧数组中最后一个元素存在了2份：最后一个位置和倒数第二个位置都有。所以这里需要手动删除最后一个位置的元素。

5、remove(Object obj)

原理都是类似的，只不过由于不再是下标，所以需要挨个对比，对比的标准就是：如果obj为null，直接判断引用是否是同一个，否则用equals方法。

6、私有的batchRemove(Collection c)

removeAll()和retainAll()方法都用到了batchRemove()方法，如下：

有两种选择，取决于complement的参数，如果为true，则保留本集合和c集合中都有的元素，相当于取交集；如果为false，在本集合中删除c集合中有的元素；

7、get(int index)

get方法比较简单，判断下标是否越界，如果没有越界，直接返回下标对应数组位置的元素即可；

8、set(int index, E e)

set方法的作用是替换指定位置的元素，所以代价较低。

9、subList(int fromIndex, int toIndex)

subList()方法会返回一个新的SubList对象，如注释中所言，可以认为返回的List只是原List的一个视图，SubList类同样继承自AbstractList，所以ArrayList该有的一些操作它都有。要注意的是：所有对subList的操作都会映射到原来的List中，如上图，this.parent就是ArrayList原对象。

几个问题要注意：

1、subList生成子列表后，就不要去操作原列表了，负责会抛出ConcurrentModificationException；

2、为什么这么设计？新创建一个独立的ArrayList，然后将范围内的元素直接添加或者clone一份到新ArrayList返回不行么？可能的考虑是，如果要处理当前列表中某一范围内的数据时，这种方式可以提供更加优雅的实现。

重点参考：http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-enhancement/java-thirtyseven.html

10、forEach()

11、iterator()

返回Itr对象，Itr类继承自Iterator，实现了hasNext()、next()等方法，能允许顺序遍历列表中的所有元素；

12、listIterator()

这两个方法返回一个ListItr对象，ListItr类实现了几个特殊的方法，能允许我们倒序遍历列表，但是倒序开始的位置需要我们来设置。如果使用默认的listIterator()方法，相当于从0处倒序遍历，一个元素都没有；

如果调用list.listIterator(list.size())方法，可以倒序遍历整个列表。

13、contains(Object obj)和indexOf(Object obj)

逻辑简单，不用分析了。