数据结构Collection-----ArrayList源码解析

Collection是最基本的集合接口

接口中定义的所有方法：

public boolean add(E object);
public boolean addAll(Collection<? extends E> collection);
public void clear();
public boolean contains(Object object);
public boolean containsAll(Collection<?> collection);
public boolean equals(Object object);
public int hashCode();
public boolean isEmpty();
public Iterator<E>iterator();
public boolean remove(Object object);
public boolean removeAll(Collection<?> collection);
public boolean retainAll(Collection<?> collection);
public int size();
public Object[] toArray();
public <T> T[] toArray(T[] array);

继承关系

ArrayList：重要的成员变量以及构造方法

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements Cloneable, Serializable, RandomAccess{

    //Google工程师关于一个容量调优参数（关系到扩容）
    private static final int MIN_CAPACITY_INCREMENT = 12;

    //反序列化的数组集合，也是我们arrayList使用的底层实现
    transient Object[] array;

    //集合元素数量
    int size;

    //我们常用的构造方法，默认就是一个Empty集合
    public ArrayList() {
        //一个长度为0的数组
        array = EmptyArray.OBJECT;
    }
}

• 增加

@Override public boolean add(E object) {
    //使用局部变量操作集合，处于安全性考虑，不在array变量上进行操作
    Object[] a = array; 
    int s = size;
    //该if条件说明，元素数量和数组长度相等，这表示需要对于数组进行扩容
    if (s == a.length) { 
        //扩容采用三目运算符进行，这里就使用掉了前文说过的容量调优参数MIN_CAPACITY_INCREMENT
        Object[] newArray = new Object[s +
                (s < (MIN_CAPACITY_INCREMENT / 2) ?
                 MIN_CAPACITY_INCREMENT : s >> 1)];
        //native的copy方法复制一个新的数组
        System.arraycopy(a, 0, newArray, 0, s);
        array = a = newArray;
    }
    //将数据添加到数组中
    a[s] = object;
    //集合元素数量+1
    size = s + 1;
    //计数器+1
    modCount++;
    return true;
}

@Override 
public void add(int index, E object) {
    Object[] a = array;
    int s = size;
    if (index > s || index < 0) {
        throwIndexOutOfBoundsException(index, s);
    }

    if (s < a.length) {
        System.arraycopy(a, index, a, index + 1, s - index);
    } else {
        // assert s == a.length;
        Object[] newArray = new Object[newCapacity(s)];
        System.arraycopy(a, 0, newArray, 0, index);
        System.arraycopy(a, index, newArray, index + 1, s - index);
        array = a = newArray;
    }
    a[index] = object;
    size = s + 1;
    modCount++;
}

上面这两幅图我们通过构造和add方法相信都能很好的理解

• 删除

@Override public E remove(int index) {
    Object[] a = array;
    int s = size;
    //如果index超出元素数量抛出异常
    if (index >= s) {
        throwIndexOutOfBoundsException(index, s);
    }
    @SuppressWarnings("unchecked") E result = (E) a[index];
    System.arraycopy(a, index + 1, a, index, --s - index);
    a[s] = null;  // Prevent memory leak直接将对象置空
    //将--后的s赋值给size，变更数组长度
    size = s;
    //计数器++
    modCount++;
    return result;
}

• 修改

@Override public E set(int index, E object) {
    Object[] a = array;
    if (index >= size) {
        throwIndexOutOfBoundsException(index, size);
    }
    @SuppressWarnings("unchecked") E result = (E) a[index];
    //直接替换成传入的object就好了
    a[index] = object;
    return result;
}

• 查找

@SuppressWarnings("unchecked") @Override public E get(int index) {
    if (index >= size) {
        throwIndexOutOfBoundsException(index, size);
    }
    //这个就比较简单了，就是直接根据index返回元素
    return (E) array[index];
}

小贴士：想必大家都听说过，ArrayList插入删除慢，查找访问快，同过源码我们发现在使用add(int index, E object)；函数插入的时候需要调用native的arrayCopy方法来创建新的数组，所以效率自然就低了，而访问的时候直接获取对象就可以。这也就是原因所在。