基于JDK1.8的ArrayList剖析

前言

本文是基于JDK1.8的ArrayList进行分析的。本文大概从以下几个方面来分析ArrayList这个数据结构

• 构造方法
• add方法
• 扩容
• remove方法

(一)构造方法

 /**
  * Constructs an empty list with the specified initial capacity.
  *
  * @param  initialCapacity  the initial capacity of the list
  * @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity
  *         is negative
  */
 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);
     }
 }

 /**
  * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
  */
 public ArrayList() {
     this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
 }

总所周知，ArrayList底层是数组

我们先看第二个构造方法，即无参构造方法(第22行)，将默认空数组赋值给Object数组。这一段执行完，就在堆中分配了一段空的数组。

我们再看第一个构造方法，有参构造方法。

 /**
 * 加入我们有这么一段代码
 */
 List<String> list = new ArrayList<>(10);

其构造方法有三个分支，initialCapacity大于0,等于0，小于0。我们直接看大于0，其他两个看代码就懂了。

他会直接构造一个以initialCapacity为大小的Object数组。

(二)add方法

 /**
  * Appends the specified element to the end of this list.
  *
  * @param e element to be appended to this list
  * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
  */
 public boolean add(E e) {
     ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
     elementData[size++] = e;
     return true;
 }

size这个字段为数组的长度。然后进入ensureCapacityInternal这个方法。

 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
     if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
         minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
     }

     ensureExplicitCapacity(minCapacity);
 }

可以看出来，第二行是判断是否位第一次add，也就是初始化。如果数组位空，那么DEFAULT_CAPACITY就是为10。

初始化完成，也就是开辟一个大小为10的Object数组。

 private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
     modCount++;

     // overflow-conscious code
     if (minCapacity - elementData.length > 0)
         grow(minCapacity);
 }

minCapacity是list里面元素的个数，比如第一次放，也就是10，elementData.length也就是数组的长度，也就是0。

那么减法结果就为 10，不成立就不扩容，如果成立就扩容。

 elementData[size++] = e;

然后返回add方法，执行这一句，至此，add方法就执行完毕了.接下来我们看下扩容的代码。

(三)扩容

 /**
  * 我们假设第一次扩容，list数组容量为10，再次add那么传过来的minCapacity为11
  * oldCapacity为10
  * newCapacity为 10 + (10 / 2) = 15 也就是扩容1.5倍
  * 有两个if的极值判断，看代码很简单就懂了
  * 然后执行Arrays.copy方法
  */
 private void grow(int minCapacity) {
     // overflow-conscious code
     int oldCapacity = elementData.length;
     int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
     if (newCapacity - minCapacity < 0)
         newCapacity = minCapacity;
     if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
         newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
     // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
     elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
 }

我看了下Arryas的copy方法，也不难，大家可以对照着源码自己去看一下。

至此ArrayList的add方法就介绍完了，grow方法也搞定了。

(四)remove方法

 /**
  * remove方法总共有两个，一个是按照index删除，一个是按照元素删除，大同小异
  * 下面说按照index删除，看注释
  */
 public E remove(int index) {
     //首先检查是否越界
     rangeCheck(index);

     modCount++;
     E oldValue = elementData(index);

     int numMoved = size - index - 1;
     //把后面的全部移到前面一位，System.arraycopy是一个native方法
     if (numMoved > 0)
         System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                          numMoved);
     //然后最后一位置为空值，gc会自动回收
     elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work

     return oldValue;
     }

remove方法很简单，直接看我写的注释即可。

(五)总结

写了两个多小时，我也醉了。主要我在调试eclipse的debug，我的那个有点问题，eclipseEE版本就没有问题。

其实我有一点疑惑，希望大佬能够给我解答以下。

初始化构造方法那里，并没有给size赋值，也就是为null值，不能直接输出或者使用（会报错，已实验）

但调用list.size()方法的时候，返回的确是0，没有报错，我debug也没看出来什么时候赋值了。

大佬看到这篇文章，希望可以解答下。谢谢。

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好累啊