ArrayList源码分析

1. ArrayList初始化

• ArrayList是线性数据结构，底层实现是数组，默认capacity为10
• 提供了2种构造方法：
  带capacity参数，立即初始化数组大小；
  不带capacity参数，引用指向一个空数组。

package java.util;

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
    private int size;
    
    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);
        }
    }

    public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
    ....
}

2. 添加元素

• 添加元素前，判断是否需要扩容
• 元素个数等于数组长度，进行扩容，否则存入数组，元素个数自增
• 默认扩大1.5倍，oldCapacity >> 1，带符号右移操作为正数，位运算是出于效率考虑

	// 添加元素具体实现，当元素个数等于数组长度，会进行扩容grow操作
    private void add(E e, Object[] elementData, int s) {
        if (s == elementData.length)
            elementData = grow();
        elementData[s] = e;
        size = s + 1;
    }

    public boolean add(E e) {
        modCount++;
        add(e, elementData, size);
        return true;
    }
    
    // 扩容具体实现，默认扩大1.5倍（oldCapacity + (oldCapacity >> 1)）
    private Object[] grow(int minCapacity) {
        int oldCapacity = elementData.length;
        if (oldCapacity > 0 || elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            int newCapacity = ArraysSupport.newLength(oldCapacity,
                    minCapacity - oldCapacity, /* minimum growth */
                    oldCapacity >> 1           /* preferred growth */);
            return elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
        } else {
        	// 无参构造方法实例化ArrayList，在这里初始化大小，容量为10
            return elementData = new Object[Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)];
        }
    }

    private Object[] grow() {
        return grow(size + 1);
    }

3. 总结

• ArrayList默认初始化capacity为10，每次扩大1.5倍；
• 如果知道数据量大小，建议使用带参数的构造方法进行初始化，可以减少被动扩容、数组复制等操作带来的性能消耗。
• 注意区分同一package下Arrays的内部类$ArrayList， 二者有本质区别

package java.util;

public class Arrays {

    @SafeVarargs
    @SuppressWarnings("varargs")
    public static <T> List<T> asList(T... a) {
        return new ArrayList<>(a);
    }

    /**
     * @serial include
     * Arrays$ArrayList内部类， 返回是数组，只提供get/set元素的方法，不能修改元素个数
     */
    private static class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements RandomAccess, java.io.Serializable
    {
        private final E[] a;

        ArrayList(E[] array) {
            a = Objects.requireNonNull(array);
        }
        ...
	}

}