JDK1.8源码阅读系列之一:ArrayList
本篇随笔主要描述的是我阅读 ArrayList 源码期间的对于 ArrayList 的一些实现上的个人理解,有不对的地方,请指出~
先来看一下 ArrayList 的继承图:
由图可以看出,ArrayList 的父类有 AbstractList、 AbstractCollection ,所以我从 AbstractCollection 类开始阅读。
一、AbstractCollection 类相关。
AbstractCollection 类实现了 Collection 接口,并且由于 AbstractCollection 是一个抽象类,所以它只实现了一些 Collection 接口中的方法,例如 toArray() 方法, contains() 方法, remove() 方法等等。对于Collection 接口中含有的其它方法仍令其保持抽象实现,我认为这样实现的原因是 :抽象类的作用就是一个概括作用,它需要将其子类中含有的公共方法在抽象类中加以实现,而抽象类中仍然保持抽象的方法一般都是每个子类有自己的实现,在抽象类中是没有办法统一起来的。
在 AbstractCollection 类中,我以为 finishToArray() 方法值得注意一下:
finishToArray() 方法是用来给数组 r[] 扩容的,每次当数组 r 的容量不足以容纳迭代器遍历到的元素时,就会对数组 r 进行扩容,并且对扩容后的数组容量进行校验(hugeCapacity())。
扩容方法:newCap = cap + (cap >> 1)+ 1;
二、AbstractList 相关
AbstractList 也是一个抽象类,其下面具体的子类主要有 LinkedList, ArrayList, Vector几种。所以 AbstractList 中含有的方法主要是对这几个具体的子类的抽象。
我认为 AbstractList 中主要有以下几点值得注意:
1、AbstractList 中 iterator() 和 listIterator() 均采用内部类方式实现。
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
} public ListIterator<E> listIterator() {
return listIterator(0);
} public ListIterator<E> listIterator(final int index) {
rangeCheckForAdd(index); return new ListItr(index);
} private class Itr implements Iterator<E> { ...... } private class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {
......
}
2、AbstractList 中 removeRange() 方法为我们展示了如何运用迭代器移除 list 指定范围的元素。(相比于 ArrayList 中的 removeRange 方法,用迭代器实现的 removeRange 复杂度 较高)
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
ListIterator<E> it = listIterator(fromIndex);
for (int i=0, n=toIndex-fromIndex; i<n; i++) {
it.next();
it.remove();
}
}
3、并发修改异常 ConcurrentModificationException
在 AbstractList 中通过 expectedModCount 和 modCount 两个量比较来判断是否产生了并发修改异常,当迭代器在迭代过程中发现 expectedModCount 和 modCount 两个量不相 等时就会抛出并发修改异常。modCount 代表改动 list 的次数,当获得一个 iterator 或者 listIterator 时,就会将 modCount 值赋给 expectedModCount,在迭代器使用的过程中,如果出 现两个值不相等的情况 ,就证明有迭代器之外的操作改动了 list,而这很可能会导致迭代器对 list 的操作出现错误,所以在接下来使用迭代器的时候就会抛出异常,这就是并发修改异 常的作用。
4、AbstractList 中的 subList() 方法。
先来看下 subList() 方法的实现:
public abstract class AbstractList<E> extends AbstractCollection<E> implements List<E> {
......
public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
return (this instanceof RandomAccess ?
new RandomAccessSubList<>(this, fromIndex, toIndex) :
new SubList<>(this, fromIndex, toIndex));
}
......
}
class SubList<E> extends AbstractList<E> {
SubList(AbstractList<E> list, int fromIndex, int toIndex) {
l = list;
offset = fromIndex;
size = toIndex - fromIndex;
this.modCount = l.modCount;
}
public E set(int index, E element) {
return l.set(index+offset, element);
}
......
}
class RandomAccessSubList<E> extends SubList<E> implements RandomAccess {
RandomAccessSubList(AbstractList<E> list, int fromIndex, int toIndex) {
super(list, fromIndex, toIndex);
}
......
}
可见有 SubList 与 RandomAccessSubList 两种,区别在于是否实现 RandomAccess 接口 ,也就是是否可以随机读取,例如 ArrayList 可以随机读取,而 LinkedList 则只能顺序读 取。在SubList类的构造方法中,获取了一个 AbstractList 类的引用,作用是利用这个引用实现 SubList 中的相关方法。
也就是说,subList 几乎所有方法都是基于 AbstractList 类实现的,对于 subList 返回的 list 所做的所有改动都会反应到原来的 list 当中去。
三、ArrayList 相关
我认为 ArrayList 源码中以下几点值得注意:
1、在 ArrayList 把集合当做构造器中参数涉及到的 JDK BUG,源码如下:
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray();
size = elementData.length;
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
}
在源码中可以看到由于 c.toArray might (incorrectly) not return Object[] ,所以运用反射进行了 class 类型的判断,那么什么时候会出现这种情况呢?下面举例说明:
public static void main(String[] args) {
List<String> list1 = new ArrayList<>();
list1.add("hello"); list1.add("world");
Object[] o1 = list1.toArray();
System.out.println(o1.getClass());
//下面这句代码可以正常执行
o1[0] = new Integer(1); List list = Arrays.asList("hello", "world", "i", "love", "you");
Object[] o = list.toArray();
System.out.println(o.getClass());
//下面这句代码会抛出java.lang.ArrayStoreException异常
o[0] = new Integer(1);
}
输出结果为:
可以看到 list 与 list1 的 toArray 方法返回的数组类型是不相同的,如果尝试向 String 类型数组中插入其它类型元素,就会抛出异常。所以
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {} 方法中要对 collection.toArray() 方法返回的数组类型进行判断,如果不是 Object[],就要新建一个 Object[],并进行复制。
2、ArrayList 扩容方法
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);
}
采用 oldCapacity + (oldCapacity >> 1)来扩充容量。
3、与 AbstractList 相似,ArrayList 的 subList 方法也是基于 ArrayList 实现的,对于 subList 产生的 list 的所有操作都会反映到原来的 ArrayList 上。
ArrayList 源码相关就介绍到这里。
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