java集合类学习笔记之ArrayList

1、简述

　　　　ArrayList底层的实现是使用了数组保存所有的数据，所有的操作本质上是对数组的操作，每一个ArrayList实例都有一个默认的容量（数组的大小，默认是10），随着

　　对ArrayList不断增加元素，默认的数组会不断的向新数组进行拷贝，由于ArrayList的内部是通过对数组的操作实现的，所以它是线程不安全的

2、实现

　　a、构造方法：

　　　　　AyyarList一共提供了三种构造方法：　　　　　　　　

 /**
     * 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;
    }

    /**
     * Constructs a list containing the elements of the specified
     * collection, in the order they are returned by the collection's
     * iterator.
     *
     * @param c the collection whose elements are to be placed into this list
     * @throws NullPointerException if the specified collection is null
     */
    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;
        }
    }

　　　　　在jdk1.8中，ArrayList的无参构造方法默认的是创建了一个空的数组，只有当你第一次添加是时候才会设置它的默认长度为10 ，在jdk1.6中无参构造方法默认

　　　　的就是创建一个长度为10 的空数组

　　b、定义内部数组：

　　　　

/**
     * 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.
     */
    transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access

　　　　关于transient关键字的说明可以参考我的另外一篇博客 java学习笔记之对象序列化

3、ArrayList的操作

　　增加操作：　　

　　　　add(E e)：　　

/**
     * 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;
    }

　　　　　　　调用add(E e)方法时首先会调用ensureCapacityInternal(int minCapacity)去判断是否需要对集合进行扩容，然后默认的将新插入的对象放到内部数组的末尾，

　　　　当内部数组需要扩容时，每次直接将数组的长度值原来的两倍，这种操作的代价是很高的，所以在使用过程中我们尽量避免数组的扩容，当可以预知数组长度的时候

　　　　可以在构造的时候久指定其长度

　　　　　　　　　　

　　　　add(int index, E element)

　　　　

/**
     * Inserts the specified element at the specified position in this
     * list. Shifts the element currently at that position (if any) and
     * any subsequent elements to the right (adds one to their indices).
     *
     * @param index index at which the specified element is to be inserted
     * @param element element to be inserted
     * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
     */
    public void add(int index, E element) {
        rangeCheckForAdd(index);

        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                         size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }

　　　　　　　　在调用add(int index, E element)方法想ArrayList中插入一条数据时，这个方法内部先去判断传入的下表是否大于数组的长度。大于的话就会

　　　　　　抛出IndexOutOfBoundsException异常，插入的下表小于数组的长度的时候，再去判断数组是否需要扩容，最后再调用System.arraycopy方法将数组下表大于传入

　　　　　　的index的元素全部后移以为，并将插入的元素放到index位置

　　　　addAll(Collection<? extends E> c)

　　

/**
     * Appends all of the elements in the specified collection to the end of
     * this list, in the order that they are returned by the
     * specified collection's Iterator.  The behavior of this operation is
     * undefined if the specified collection is modified while the operation
     * is in progress.  (This implies that the behavior of this call is
     * undefined if the specified collection is this list, and this
     * list is nonempty.)
     *
     * @param c collection containing elements to be added to this list
     * @return <tt>true</tt> if this list changed as a result of the call
     * @throws NullPointerException if the specified collection is null
     */
    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount
        System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
        size += numNew;
        return numNew != 0;
    }

　　　　　　在调用addAll(Collection<? extends E> c) 插入一个集合时，这个方法内部先去判断增加这个集合数组是否需要扩容，然后调用

　　　　arraycopy(Object src, int srcPos,Object dest, int destPos,int length)方法将新增加的集合放到数组的末尾

　　更新操作：

　　　　　　

public E set(int index, E e) {
            rangeCheck(index);
            checkForComodification();
            E oldValue = ArrayList.this.elementData(offset + index);
            ArrayList.this.elementData[offset + index] = e;
            return oldValue;
        }

　　　　　　在调用set（int index,E e）方法修改里面的值时，方法内部先去检查index下表是都超过数组的最大长度，然后再检查是否有其他的线程对这个对象的长度

　　　　进行修改了(所以是线程不安全的，多线程同时操作容易直接抛异常)，最后是直接替换数组中下表index对应的值

　　删除操作：

　　　　　　

/**
     * Removes the element at the specified position in this list.
     * Shifts any subsequent elements to the left (subtracts one from their
     * indices).
     *
     * @param index the index of the element to be removed
     * @return the element that was removed from the list
     * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
     */
    public E remove(int index) {
        rangeCheck(index);

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

        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work

        return oldValue;
    }

　　　　　　在调用remove(int index)删除ArrayList中的数据时，首先校验传入的下标index是大于数组的长度，然后取出将要被删除的数并判断下标index之后是否还有元素，

　　　　如果有的话将下标之后的元素全部往前移动一位，并最终将删除的元素的值返回