Java ArrayList源码小结

ArrayList是Java集合框架中的动态数组：

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

ArrayList实现了List接口，实现了RandomAccess(随机访问)、Serializable(序列化)；

RandomAccess接口是一个标记接口，实现了RandomAccess接口的集合类，使用for(int i=0;i<list.size();i++) {list.get(i);}的效率要高于使用增强for循环遍历集合；

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

ArrayList底层由数组实现，默认容量为10；

private int size;

底层数组的长度，注意与Capacity区分；

构造函数有：public ArrayList(int initialCapacity)，自定义底层数组大小；

                      public ArrayList()，默认数组大小；

                      public ArrayList(Collection<? extends E> c)，复制构造方法；

public void trimToSize() {
        modCount++;
        if (size < elementData.length) {
            elementData = (size == 0)
              ? EMPTY_ELEMENTDATA
              : Arrays.copyOf(elementData, size);
        }
    }

去除预留元素的空间，使capacity=size；

ArrayList通过grow方法实现数组的动态变容：

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);
    }

如果数组现有长度的1.5倍大于minCapacity，则扩容至现长度的1.5倍，反之则扩容至minCapacity的大小；

public int size() {
        return size;
    }

得到底层数组的长度，时间复杂度为常数级别；

public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

判断数组是否为空；

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;
    }

得到o对象第一次出现的下标，o对象可以为空，比较时采用的是equals方法，若没有找到相等的对象，返回-1；

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

反着搜索；

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

调用indexOf方法，判断集合中是否有o对象；

public Object[] toArray() {
        return Arrays.copyOf(elementData, size);
    }

拷贝ArrayList的底层数组并返回，返回数组的长度与底层数组的size一致；

public E get(int index) {
        rangeCheck(index);

        return elementData(index);
    }

get方法先做安全性检查rangeCheck再得到index位置上的值；

public E set(int index, E element) {
        rangeCheck(index);

        E oldValue = elementData(index);
        elementData[index] = element;
        return oldValue;
    }

set方法先rangeCheck再修改index位置上的值；

我们再来看rangeCheck方法：

private void rangeCheck(int index) {
        if (index >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
    }

注释上说，这个方法不检查index是否为负值？

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

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++;
    }

第一个add方法将元素添加到数组末尾；第二个add方法调用System.arraycopy将elementData从index开始的size-index个元素复制到index+1至size+1的位置（即index开始的元素都向后移动一个位置），然后将element插入到index位置；

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;
    }

删除某一位置元素，调用System.arraycopy将elementData从index+1开始的numMoved个元素复制到index为开头的位置；返回删除的元素的值；

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
    }

fastRemove方法：不做下标检查，直接删除，也没有返回值；

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;
    }

先搜索，再调用fastRemove方法；因为已经判定index值有效，可以跳过下标检查，采用fastRemove方法；

public void clear() {
        modCount++;

        // clear to let GC do its work
        for (int i = 0; i < size; i++)
            elementData[i] = null;

        size = 0;
    }

将数组元素全部指向null，等待GC；

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;
    }

先将集合c转换成数组，再添加或插入，并且更新size；

protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
        modCount++;
        int numMoved = size - toIndex;
        System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex,
                         numMoved);

        // clear to let GC do its work
        int newSize = size - (toIndex-fromIndex);
        for (int i = newSize; i < size; i++) {
            elementData[i] = null;
        }
        size = newSize;
    }

删除数组的一部分，并将元素指向null；

参考博客：http://blog.youkuaiyun.com/jzhf2012/article/details/8540410