Java集合框架1 - ArrayList-优快云博客

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Java集合框架(1) - ArrayList篇

Java内置了很多数据结构的实现，比如ArrayList、LinkedList、ArrayDeque等。那么这篇博客主要讲解ArrayList的实现。见名知意，ArrayList首先是一个列表，它是靠数组去实现的。那么它和我们平时使用的数组最大的不同是它可以动态的去扩容。

继承与实现体系

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

AbstrictList类：这个类里面有一个很重要的属性：modCount，这个是List集合fail-fast的关键
RandomAccess接口：RandomAccess是一个空接口，它标识着ArrayList支持随机化访问
Cloneable接口：Cloneable也是一个空接口，它意味着ArrayList支持克隆方法
Serializable接口：Serializable是一个空接口，它代表着ArrayList支持对象序列化

ArrayList的常量

private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

serialVersionUID：序列化对象时的序列号
DEFAULT_CAPACITY：ArrayList的默认大小
EMPTY_ELEMENTDATA：用户指定的空数组
DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA：默认的空数组
MAX_ARRAY_SIZE：ArrayList的容量上界，但并不是最大值。

ArrayList的变量

transient Object[] elementData;

private int size;

elementData：存放元素的数组
size：有效元素的个数

ArrayList的构造函数

无参构造：在调用无参构造的时候，elementData的值是默认的空数组，size的值是0
```
public ArrayList() {
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
```

有参构造：

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);
    }
}

如果用户给定的容积小于0，则直接抛出异常；
如果用户给定的容积等于0，则elementData的值是用户的空数组；
如果大于0，则elementData的值是用户分配容量的数组

有参构造：将集合c的元素转移到ArrayList中

public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
    Object[] a = c.toArray();
    if ((size = a.length) != 0) {
        if (c.getClass() == ArrayList.class) {
            elementData = a;
        } else {
            elementData = Arrays.copyOf(a, size, Object[].class);
        }
    } else {
        elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
}

ArrayList的扩容机制

也就是所ArrayList没有达到上界MAX_ARRAY_SIZE的时候，将容量扩容到之前的1.5倍，如果1.5倍还不够用，那么直接扩展到实际需要的容量。

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);
}

fail-fast

我们都说ArrayList是fail-fast的，查看源码的时候我们会发现，当调用remove，add这种改变自身结构的方法的时候都会有modCount++。其实平时没什么用，但是当你使用迭代器遍历ArrayList的时候这个是十分重要的，迭代器会记住当前modCount的值。迭代器会认为modCount的值一直不会变化，如果发生变化就会立马抛出异常。因为改变结构这种操作在多线程的情况下很不安全，这也就是所谓的fail-fast。细想一下，我们在使用foreach循环的时候，如果你在里面有add或者remove操作，会立马抛出异常，因为foreach底层是靠迭代器实现的。