硬啃世界--------ArrayList源码解析

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你好，希望你每天给自己一点信心和耐心，不做被公司、面试者、社会淘汰的程序员，在这里硬啃汉带你去硬啃源码重新捡回信心。

硬啃前的一些准备

1. JDK版本我们用1.8的，现在还是主流的版本。
2. 因为如果我们不做任何配置的话，我们debug的时候跳转到JDK源码是看不到我们传进去的值，这个原因可以百度一下，大致就是因为减少JDK的大小，配置步骤看如下帖子：
   解决Eclipse调试JDK源码无法查看变量值

开始硬啃

我们先写一个循环，循环很简单，就是不停的往List里面添加元素，至于为什么是循环11次，等会说

public static void main(String[] args) {
   	
   	List<String> list = new ArrayList<>();
   	String name = "哇哈哈";
   	for (int i = 0; i < 11; i++) {
   		if (i==10) {
   			list.add(name+i);
   		}else {
   			list.add(name+i);
   		}
   	}
}

然后把断点打到new ArrayList这行，然后运行main方法，然后我们进入这一句new的时候看看发生了什么

	
	private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    transient Object[] elementData;
    
	public ArrayList() {
       this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
   }
  

• 这里有个很少见的关键字：transient。
• 主要作用就是当我们序列化这个对象的时候，该关键字不被序列化。

这里我们看到他是初始化了一个内部数组 elementData ，其实我们平时用的add、remove等方法都是在操作这个数组，所以ArrayList的底层数据结构就是个数组，这是重点面试会问。

我们断点接着走，进入add方法，我们看看添加元素的时候做了什么操作

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

这里先调用了ensureCapacityInternal方法，然后我们看到一个新的变量 size ，他是用来记录该ArrayList存在多少个元素的。

我们来看看ensureCapacityInternal内部逻辑：

    /**
    * Default initial capacity.
    */
   private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
   
	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);
   }
   
   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);
   }

我们按照顺序，从上到下，一个一个方法分析：

1. 判断elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，这里不就是刚开始初始化的时候那个空数组嘛，其实这里就是判断是否第一次操作这个ArrayList，如果不是就不会进入判断内的逻辑，然后是的话，就将DEFAULT_CAPACITY变量和当前minCapacity做比较，最大的值重新赋值给minCapacity，我们看到DEFAULT_CAPACITY是等于10的，后面再详说。
2. 然后调用ensureExplicitCapacity() 方法，minCapacity作为入参传入。
3. modCount++，这个的意思就是操作次数+1，modCount就是用来记录操作这个ArrayList的次数的。
4. 然后判断minCapacity - elementData.length 是否大于0，换句话就是我准备添加的元素总数是否比你原来的数组大，如果是，放不下了，调用 grow() 方法开始扩容。
5. 我们来看看如何扩容的，int oldCapacity = elementData.length，获取当前数组长度。
6. 计算得到扩容后的大小newCapacity ，oldCapacity加上oldCapacity右移1位，这里采用了位的操作，比方说oldCapacity原本是10，右移之后就是5，那么这里的意思就是每次扩容都是原来的长度的一半，原本是10个元素，现在需要扩容，就是扩容15个长度，现在30个元素，需要扩容最终就是45个长度，以此类推。
7. 然后判断newCapacity - minCapacity < 0，第一次添加元素的时候newCapacity是等于0的，0右移1还是0所以这里减minCapacity肯定会小于0，然后我们知道前面minCapacity 已经是等于10了，然后这里将minCapacity 赋值给newCapacity，这里就说明我们的ArrayList初始长度是等于10的，但是不代表现在大小就是10，前面也说过，size用来表示ArrayList当前有多少个元素，这里的长度只是说我们的这个ArrayList可以放多少个元素。
8. 接着判断newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0，这里就是判断扩容后的长度是否超过最大允许的长度2147483639，我相信正常没人会用个ArrayList存这么多的元素，真有这样的人建议原地转行。
9. 最后就是elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity) 就是帮我们创建一个newCapacity长度的新数组并把原来的elementData元素复制到新数组并重新赋值覆盖elementData 。
10. 到此，判断是否扩容，然后到怎么扩容就结束了。

执行完ensureCapacityInternal方法判断是否需要扩容操作之后，回到add方法，接下来就很简单了，elementData[size++] = e，将我们需要添加的元素添加到对应size下标的位置，并且然后size自增1，代表现在已经有一个元素了，然后return true；

到此我们得ArrayList调用add方法添加元素得源码就分析完了，我们总结一下：

1. ArrayList数据结构是一个数组。
2. ArrayList初始长度是10。
3. ArrayList每次扩容都是原来的大小的一半，并且采用的是右移1的方式（长度 >> 1），因为计算性能比直接长度 / 2要好。
4. ArrayList不是线程安全的，因为我们通过源码分析并没有发现任何像同步块或者是加锁的操作，如何想使用线程安全的ArrayList可以用CopyOnWriteArrayList，底层也是一个数组，但是比较骚的是，这个每次添加元素直接就扩容一个长度，然后add方法是采用ReentrantLock类方式进行加锁，后面另外开个帖子说下这个。

记住这三点面试别人问你ArrayList的都不虚，因为这是最简单的一个集合了。