Java容器源码学习--ArrayList源码分析

ArrayList实现了List接口，它的底层数据结构是数组，因此获取容器中任意元素值的时间复杂度为O(1)，新增或删除元素的时间复杂度为O(N)。每一个ArrayList实例都有一个capacity变量，capacity是ArrayList用于存储元素的容器大小，当有新元素添加到容器时，capacity会自动扩容，当新增元素时，容器会计算需要扩容的大小，减少了内存重新分配的次数。需要注意的时，ArrayList是非线程安全的容器，在多线程环境下容易出现线程安全问题。

源码

成员变量

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; // 默认的容量是10

private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; //初始化容量为0时的空数组

private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; //初始化没有指定容量

transient Object[] elementData; //存储元素的数组

private int size; //容器中元素的数量

构造方法

public ArrayList(int initialCapacity) {
       //如果初始化指定容量 > 0，直接创建一个数组
        if (initialCapacity > 0) {
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }

    /**
     * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
     */
    public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; //默认的数组容量大小是10
    }

添加元素

public boolean add(E e) {
        modCount++;
        add(e, elementData, size);
        return true;
    }

private void add(E e, Object[] elementData, int s) {
        //容器元素数量等于数组的长度触发扩容条件
        if (s == elementData.length)
          //调用grow方法进行扩容
            elementData = grow();
        elementData[s] = e;
        size = s + 1;
    }

//扩容逻辑，先计算出需要扩容的大小，再把原数组元素拷贝到扩容后的数组
private Object[] grow(int minCapacity) {
        int oldCapacity = elementData.length;
        if (oldCapacity > 0 || elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            int newCapacity = ArraysSupport.newLength(oldCapacity,
                    minCapacity - oldCapacity, /* minimum growth */
                    oldCapacity >> 1           /* preferred growth */);
            return elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
        } else {
            return elementData = new Object[Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)];
        }
    }

    private Object[] grow() {
        return grow(size + 1);
    }
//计算扩容后的数组长度
public static int newLength(int oldLength, int minGrowth, int prefGrowth) {
        // preconditions not checked because of inlining
        // assert oldLength >= 0
        // assert minGrowth > 0

        int prefLength = oldLength + Math.max(minGrowth, prefGrowth); // might overflow
        if (0 < prefLength && prefLength <= SOFT_MAX_ARRAY_LENGTH) {
            return prefLength;
        } else {
            // put code cold in a separate method
            return hugeLength(oldLength, minGrowth);
        }
    }

通过源码可知，添加元素前，先判断当前容器大小与数组长度，决定是否要扩容，否则直接添加到容器中。扩容需要计算出扩容后新数组的长度，新数组长度是原数组的1.5倍大小。

在指定位置添加元素

public void add(int index, E element) {
//先判断插入位置是否合法
        rangeCheckForAdd(index);
//记录容器被修改的次数
        modCount++;
        final int s;
        Object[] elementData;
//扩容条件
        if ((s = size) == (elementData = this.elementData).length)
            elementData = grow();
//将后面的元素后移，腾出位置
        System.arraycopy(elementData, index,
                         elementData, index + 1,
                         s - index);
        elementData[index] = element;
        size = s + 1;
    }