/**
* Any empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
* will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
* /
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
添加元素
/**
* Appends the specified element to the end of this list.
*
* @param e element to be appended to this list
* @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
*/
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
elementData中存储的应该是堆内存中元素的引用,而不是实际的元素。
扩容
ArrayList初始化:
/**
* Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
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);
}
}
扩容操作:
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
/**
* Increases the capacity to ensure that it can hold at least the
* number of elements specified by the minimum capacity argument.
*
* @param minCapacity the desired minimum capacity
*/
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);
}
可以看到扩容的时候把元素组:newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
最后调用到的是Arrays的copyOf方法,将元素组里面的内容复制到新的数组里面去:
public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
? (T[]) new Object[newLength]
: (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
Math.min(original.length, newLength));
return copy;
}
删除元素
ArrayList支持两种删除方式:
1、按照下标删除
2、按照元素删除,这会删除ArrayList中与指定要删除的元素匹配的第一个元素
对于ArrayList来说,这两种删除的方法差不多,都是调用的下面一段代码:
modCount++;
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // Let gc do its work
其实做的事情就是两件:
1、把指定元素后面位置的所有元素,利用System.arraycopy方法整体向前移动一个位置
2、最后一个位置的元素指定为null,这样让gc可以去回收它
图示删除333:
插入元素
/**
* Inserts the specified element at the specified position in this
* list. Shifts the element currently at that position (if any) and
* any subsequent elements to the right (adds one to their indices).
*
* @param index index at which the specified element is to be inserted
* @param element element to be inserted
* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
*/
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++;
}
图示插入000:
ArrayList的优缺点
从上面的几个过程总结一下ArrayList的优缺点。ArrayList的优点如下:
1、ArrayList底层以数组实现,是一种随机访问模式,再加上它实现了RandomAccess接口,因此查找也就是get的时候非常快
2、ArrayList在顺序添加一个元素的时候非常方便,只是往数组里面添加了一个元素而已
不过ArrayList的缺点也十分明显:
1、删除元素的时候,涉及到一次元素复制,如果要复制的元素很多,那么就会比较耗费性能
2、插入元素的时候,涉及到一次元素复制,如果要复制的元素很多,那么就会比较耗费性能
因此,ArrayList比较适合顺序添加、随机访问的场景。
ArrayList和Vector的区别
ArrayList是线程非安全的,这很明显,因为ArrayList中所有的方法都不是同步的,在并发下一定会出现线程安全问题。那么我们想要使用ArrayList并且让它线程安全怎么办?一个方法是用Collections.synchronizedList方法把你的ArrayList变成一个线程安全的List,比如:
List<String> synchronizedList = Collections.synchronizedList(list);
synchronizedList.add("aaa");
synchronizedList.add("bbb");
for (int i = 0; i < synchronizedList.size(); i++)
{
System.out.println(synchronizedList.get(i));
}
另一个方法就是Vector,它是ArrayList的线程安全版本,其实现90%和ArrayList都完全一样,区别在于:
1、Vector是线程安全的,ArrayList是线程非安全的
2、Vector可以指定增长因子,如果该增长因子指定了,那么扩容的时候会每次新的数组大小会在原数组的大小基础上加上增长因子;如果不指定增长因子,那么就给原数组大小*2,源代码是这样的:
int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
capacityIncrement : oldCapacity);
为什么ArrayList的elementData是用transient修饰的?
private transient Object[] elementData;
我们看一下ArrayList的定义:
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
看到ArrayList实现了Serializable接口,这意味着ArrayList是可以被序列化的,用transient修饰elementData意味着我不希望elementData数组被序列化。这是为什么?因为序列化ArrayList的时候,ArrayList里面的elementData未必是满的,比方说elementData有10的大小,但是我只用了其中的3个,那么是否有必要序列化整个elementData呢?显然没有这个必要,因此ArrayList中重写了writeObject方法:
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException{
// Write out element count, and any hidden stuff
int expectedModCount = modCount;
s.defaultWriteObject();
// Write out size as capacity for behavioural compatibility with clone()
s.writeInt(size);
// Write out all elements in the proper order.
for (int i=0; i<size; i++) {
s.writeObject(elementData[i]);
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
每次序列化的时候调用这个方法,先调用defaultWriteObject()方法序列化ArrayList中的非transient元素,elementData不去序列化它,然后遍历elementData,只序列化那些有的元素,这样:
1、加快了序列化的速度
2、减小了序列化之后的文件大小
如果一个类不仅实现了Serializable接口,而且定义了 readObject(ObjectInputStream in)和 writeObject(ObjectOutputStream out)方法,那么将按照如下的方式进行序列化和反序列化:
ObjectOutputStream会调用这个类的writeObject方法进行序列化,ObjectInputStream会调用相应的readObject方法进行反序列化。
那么ObjectOutputStream又是如何知道一个类是否实现了writeObject方法呢?又是如何自动调用该类的writeObject方法呢?
答案是:是通过反射机制实现的。