java容器-ArrayList

最新推荐文章于 2024-05-03 21:31:40 发布

原创最新推荐文章于 2024-05-03 21:31:40 发布 · 401 阅读

0 ·

CC 4.0 BY-SA版权

文章标签：

#ArrayList源码分析 #ArrayList解析 #ArrayList #容器 #集合

java基础专栏收录该内容

5 篇文章

订阅专栏

本文深入解析了Java中的ArrayList，包括其内部实现、构造函数、常用方法如add、get、set、remove等，以及性能特点如扩容机制和线程安全性。

文章目录

java集合Collection

java集合Collection

一些实用的基本的东西，不会去分析UML图。

下面列出一些主要包含关系，淡然集合还有queue队列但不在此处研究

List：可以有重复元素的集合、有序(存入和取出的顺序不一定相同)

ArrayList：非线程安全、底层是数组的实现，所以方便查询，增删不方便
LinkedList：非线程安全、底层是链表实现，所以增删方便，查询不方便
Vector：几乎和ArrayList一样只不过是用来synchronized加锁，所以效率低一点，但是线程安全

Set：不可以有重复元素的集合、无序

HashSet：线程不安全，存取速度快。底层是以哈希表实现的。
TreeSet：线程不安全，查询速度快。底层是以红黑树实现的。
LinkedHashSet：有序，线程不安全，内部是以LinkHashMap实现的。

ArrayList

基于jdk 1.8

常量

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
    //默认的大小
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    //空对象
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    //空对象使用默认构造器时使用
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    //数据存放数组，不参与序列化
    transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
    //长度
    private int size;
    //最大的大小
    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

构造函数

//带初始大小的构造函数
public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) {
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
        	//长度为零直接赋予空对象
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                    initialCapacity);
        }
    }

    //无参构造，直接赋予上面的常量数组
public ArrayList() {
	 this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
 }

    public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
    	//将collection对象转换成数组，然后将数组的地址的赋给elementData。
        elementData = c.toArray();
        //更新size的值，同时判断size的大小，如果是size等于0，直接将空对象赋给elementData
        if ((size = elementData.length) != 0) {
            // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
            //判断类信息是否相等，不等则复制
            if (elementData.getClass() != Object[].class)
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
        } else {
            // replace with empty array.
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    }

add

public boolean add(E e) {
		//这个方法是确保有位子可以放数据
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        //存放数据，并让size自增
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
		//如果默认的空对象，则对比默认容量和给定容量，取大
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
		//判断是否需要扩容
        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

 private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        //这个是记录操作次数的，不用管
        modCount++;
        //判断给定长度是否大于数据长度，如果给定容量大说明放不下，需要扩容
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

private void grow(int minCapacity) {
        int oldCapacity = elementData.length;
        //扩容大小为本身大小+本身大小/2,也就是1.5倍
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        //判断是否满足现在的需求，否就直接扩容到现在需要的大小
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        //判断是否超出界限
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        	//这个方法里面判断了是否大于int最大上限，如果是就取上限否则就是MAX_ARRAY_SIZE 
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        //复制扩容
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

public void add(int index, E element) {
		//这个方法只是判断是否越界，越界就抛出异常
        rangeCheckForAdd(index);
		//和add方法一样
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        //直接复制index后面的数据给elementData，并在index存入数据
        //相当于index后面的数据整体后移
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }

get

这个太简单了只是验证超界然后从数组里取数据

 public E get(int index) {
        rangeCheck(index);
        return elementData(index);
    }

set

简单的判断越界，取原数据存新数据并返回原数据

public E set(int index, E element) {
        rangeCheck(index);
        E oldValue = elementData(index);
        elementData[index] = element;
        return oldValue;
    }

remove

remove有两种一个根据位置一种根据数据

public E remove(int index) {
		//这些前面出现无数次了后面就不说了
        rangeCheck(index);
        modCount++;
        E oldValue = elementData(index);
        //复制的长度，就是覆盖了下面有图解
        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                    numMoved);
        //清空最后一个
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
        return oldValue;
    }

在这里插入图片描述
根据对象删除分成两种情况一种是循环判断删除用于删除null,另外一个就是循环equals判断删除，真实的删除方法是fastRemove（int index）；

public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (elementData[index] == null) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        } else {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (o.equals(elementData[index])) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        }
        return false;
    }

真实的删除方法和根据下标删除差不多

private void fastRemove(int index) {
        modCount++;
        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
    }

clear

循环清空数据，size变为0，注意容量不变

public void clear() {
        modCount++;
        for (int i = 0; i < size; i++)
            elementData[i] = null;
        size = 0;
    }

addAll

两个方法和add方法差不多只不过从添加一个数据变成了，添加多个

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;
    }
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        rangeCheckForAdd(index);

        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount

        int numMoved = size - index;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
                    numMoved);
        System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
        size += numNew;
        return numNew != 0;
    }

contains

本质就是循环遍历数组看看元素是否存在

public boolean contains(Object o) {
        return indexOf(o) >= 0;
    }

    
    public int indexOf(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int i = 0; i < size; i++)
                if (elementData[i]==null)
                    return i;
        } else {
            for (int i = 0; i < size; i++)
                if (o.equals(elementData[i]))
                    return i;
        }
        return -1;
    }

trimToSize

public void trimToSize() {
        modCount++;
        if (size < elementData.length) {
            elementData = (size == 0)
                    ? EMPTY_ELEMENTDATA
                    //这个方法主要就是去除size后面的容量
                    : Arrays.copyOf(elementData, size);
        }
    }

到这里ArrayList算是差不多了解析了，还有一些内部类，自己的序列化方式等没解析，也不在这里讲了，有兴趣的小伙伴可以自己去看看。

知道上面一些基本就够用了

小结

ArrayList基于数组方式实现，扩容上限int的最大值
添加元素时可能要扩容，删除元素时不会减少容量（若希望减少容量，trimToSize()），删除元素时，将删除掉的位置元素置为null，下次gc就会回收这些元素所占的内存空间。
线程不安全
add(int index, E element)：添加元素到数组中指定位置的时候，需要将该位置及其后边所有的元素都整块向后复制一位，所以效率比add低
remove(Object o)需要遍历数组，效率比不需要遍历数组的remove(int index)低
每次扩容默认是1.5倍，如果还不够就是给定的长度
默认大小是10