ArrayList在平常用的还挺多的,用起来十分舒服,顺手。这里来学习一下它的源码。

类定义

下面是类的定义:

 public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable { }

实现的接口还挺多的。

类属性

首先来看下一ArrayList的几个属性:

1. DEFAULT_CAPACITY:初始容量

 private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

DEFAULT_CAPACITY,是ArrayList的初始容量,有意思是它使用的时机。

2. EMPTY_ELEMENTDATA:共享的空数组

 private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

英文注释是:"Shared empty array instance used for empty instances."。这个看上去还是很好理解的,但是下面还有一个属性也是空数组。

3. DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA:默认容量的空数组

好奇怪,用一个EMPTY_ELEMENTDATA不就可以了么,为什么还要用一个DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA呢?当我们使用new ArrayList()的时候就会发现这个空数组实例排上用场了:

 public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}

这个方法的英文注释是:"Constructs an empty list with an initial capacity of ten."。但是这里其实就把这个空的数组对象DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA给了elementData,并没有实例化额外的对象数组。

4. elementData:实际元素所在的数组

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

elementData才是元素真正存放的地方,这里不明白的是为什么要用transient关键字。

这个数组缓冲区是ArrayList存储元素的地方。ArrayList的容量正是这个数组缓冲区的长度。任何elementData为DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA的空ArrayList会在添加第一个元素的时候,将容量扩充到DEFAULT_CAPACITY(目前是10)。

5. size:数组中元素的长度

 private int size;

这里的size并不是elementData数组的长度,而是这个数组真正包含的元素的个数(这个个数其实有待商榷,后面会讲到)。

构造方法

在ArrayList中一共有3个构造方法:

 // 给定初始容量
public ArrayList(int initialCapacity); // 空参构造方法
public ArrayList(); // 从其他集合类中构造
public ArrayList(Collection<? extends E> c);

1. 给定初始容量的constructor

 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);
}
}

逻辑如下:

  • initialCapacity > 0为真时,创建一个大小为initialCapacity的空数组,并将引用赋给elementData;
  • initialCapacity == 0为真时,把之前的空数组EMPTY_ELEMENTDATA给elementData;
  • initialCapacity < 0为真时,直接抛出IllegalArgumentException异常。

唯一一点是为啥这个时候要用EMPTY_ELEMENTDATA了,而不是继续用原来的DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA了。

2. 空参构造方法

 public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}

这个就比较简单了,和上面对比的是,这个时候为啥要用DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA?

问题来了:new ArrayList(0)和new ArrayList()有啥不同呢?

唯一的不同就在于内部数组用的不是同一个,虽然它们都是空的。

3. 从集合类中构造

 public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray(); // 注意, 这个时候ArrayList中元素的顺序取决于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;
}
}

这里有两个地方需要注意下:

  • 集合转ArrayList之后元素的顺序是由集合的toArray方法所决定的;
  • toArray可能会不正确地返回数组对象Object[].class, see 6260652。

Collection接口的toArray方法依赖于实现类中的具体实现,有时候ArrayList中的顺序对我们来说还是挺重要的。然后在来看一下,这个官方bug,我在网上查了一下,发现这篇写的不错:https://blog.csdn.net/gulu_gulu_jp/article/details/51457492。

新增元素的方法

新增元素的方法是ArrayList中最值得关注的,它提供了两种add方法:

  • 没有index的add方法,即在内部数组的末尾添加一个元素;
  • 在给定的index处插入元素,index右边的元素会后移。

没有index的add方法

 public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}

ensureCapacityInternal方法在ArrayList中很多地方都用到了,非常关键的方法。

当插入新元素所需的最小capacity要比内部数组的长度大的时候,就要扩容了,现在原来的基础之上扩容50%,如果新的capacity比最小的capacity还要小的话,直接用所需最小的capacity作为capacity。

有index的方法

在这种情况下是在ArrayList的某个位置上插入一个元素,然后把index后边的元素集体往右移一位。需要注意的问题是,index的范围是有限制的,必须在[0, size)之间,那么这中检查是为了不让ArrayList之间出现空洞。

 public void add(int index, E element) {
rangeCheckForAdd(index); // 返回检查
ensureCapacityInternal(size + 1); // 扩容
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index); // 右移元素
elementData[index] = element; // 插入新元素
size++;
}

ArrayList中的内部模型

理解了ArrayList的内部模型的话,其实看不看源码感觉关系不大。

其他方法

其他方法我觉得还挺常规的,没有太多好说的,就是System.arraycopy用得还挺多的,专门用于复制数组。


以上~

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