Java源码分析——ArrayList

1、Java数据结构中重要的接口和类
Java中数据结构主要在java.util这个包下面，而数据结构的超级接口为Collection和Map,Conllection接口下面有几个重要的接口List、Queue、Set;而Map下面有ConcurrentHashMap、HashMap、Hashtable几个重要的子类。接下里对这些重要的子类从源码的角度进行分析
2、List中的ArrayList(jdk1.8)
2.1 arraylist中有这样几个成员变量

    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;//arraylist默认长度10

    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};//使用一个空的数组初始化list

    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};//使用默认的数组长度(10)初始化list

    transient Object[] elementData; //实际用来操作的数组

    private int size;//arraylist中元素的长度

2.2、三种构造函数即三种初始化方式

用户指定list初始长度
    public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) {
            this.elementData = new Object[initialCapacity];//当指定的初始数组长度大于0时，以该长度初始化一个新的数组。
        } else if (initialCapacity == 0) {
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;//当初始长度为0时使用空数组初始化
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+initialCapacity);
        }
    }
使用默认的长度构造list
    public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
使用指定的集合初始化list
    public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        elementData = c.toArray();
        if ((size = elementData.length) != 0) {
            // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
            if (elementData.getClass() != Object[].class)
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, size,Object[].class);
        } else {
            // replace with empty array.
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    }

2.3 arraylist中的get()方法

//根据索引值获取数组中的值
 public E get(int index) {
        rangeCheck(index);//这里检查Index是否大于等于size
        return elementData(index);//返回数组中索引值
    }

2.4 arraylist中的set()方法

 public E set(int index, E element) {
        rangeCheck(index); //检查索引是否越界
        E oldValue = elementData(index);//返回原来数组中该索引的值
        elementData[index] = element; //将新的值赋值给数组
        return oldValue;//返回旧的值
    }

2.5 arraylist中的add()方法

1、直接将元素增加到list末尾
   public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // 检查是否需要扩容，并
        elementData[size++] = e;// 注意这里的size++
        return true;
    }
再来看ensureCapacityInternal(size + 1)方法
 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); 
           //如果容器是默认的，那么最小容量取默认和指定参数(minCapacity)中的最大值
        }
        ensureExplicitCapacity(minCapacity); //扩容
    }
接下来进入 ensureExplicitCapacity(minCapacity)方法
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;//修改次数加1
        if (minCapacity - elementData.length > 0)//如果指定的最小容量要超过了容器本来的长度，就需要扩容了
            grow(minCapacity);
    }
最后进入了扩容方法
    private void grow(int minCapacity) {
        int oldCapacity = elementData.length; //获取原始的容量
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); //计算新的容量(为原先的加上它的一半)
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;  //如果计算出来的容量小了就将指定容量赋值给它
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)  //如果计算出来的容量超出数组最大容量了(超出这个值肯能会导致内存溢出)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); //根据指定的最小值(minCapacity)返回新容量
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); //使用新的长度进行复制，返回复制后的数组
    }
  也就是说这种添加元素的方式，首先判断是否需要扩容，如果需要就根据系统计算出来的newcapacity(长度为size+1)作为新数组的长度，否则就使用指定的minCapacity(大小等于size+1)作为新数组长度。当然还要考虑到长度是否比整数中最大值大。最后将数组进行复制。
2、在指定位置添加元素
    public void add(int index, E element) {
        rangeCheckForAdd(index); //检查是否越界
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // 扩容
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,size - index);//数组的复制index及其以后的元素向后挪动size-index位
        elementData[index] = element;//index位置赋值
        size++;
    }

从它的源码中可以看到arraylist这个集合操作的是数组，其中最重要的方法是 ensureCapacityInternal(size+1)
这个方法判断size+1后是否需要扩容，并计算扩容后的新数组的大小，然后将数组进行复制，而第二种add方法需要进行第二次复制，将index及其以后的元素后移size-index位，最后都是将element赋值到数组的index位置然后size++;