java集合类库学习记录———ArrayList

最新推荐文章于 2023-08-30 22:07:30 发布

qwelkjzxc369

最新推荐文章于 2023-08-30 22:07:30 发布

阅读量262

点赞数

CC 4.0 BY-SA版权

分类专栏：源码分析文章标签： Java 源码集合类 ArrayList

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/qwelkjzxc369/article/details/78362010

源码分析专栏收录该内容

5 篇文章

订阅专栏

本文深入剖析了ArrayList的实现原理，包括构造函数、可变大小数组的处理方式以及迭代器的具体实现。介绍了ArrayList如何通过调整容量确保高效添加和移除元素，并讨论了其迭代器如何维护数据一致性。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

ArrayList类实现了AbstractList抽象类，说明了它是一种特殊的实现类（元素的值可以改变：set方法，并且可以修改集合的结构：add和remove方法）。

1.List 接口的大小可变数组的实现。实现了所有可选列表操作，并允许包括null 在内的所有元素。

2.每个 ArrayList 实例都有一个容量。该容量是指用来存储列表元素的数组的大小。它总是至少等于列表的大小。

看完源码感觉有4个地方应该注意下：1.构造函数 2.可变大小数组的实现 3.迭代器的实现

1.构造函数

   
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;
    }

    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;
        }
    }

一共有3种构造函数：1.指定初始容量.2.用默认容量10的空数组来初始化。3.用另一个集合初始化。对于第二个空参构造器来说，构造了一个初始大小为10的空数组（这里只是一个标记，内部数组容量的大小在ensureCapacity函数里面判断）。总的来说，当传入构造器的初始容量为0或初始化集合中元素个数为0的话，将数组的引用指向一个共享的空数组。其他情况则创建一个合适长度的数组。

2.可变大小数组

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

在add一类方法中，每当添加元素，首先会确认数组有没有足够的空间存放元素。

    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }

        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

ensureCapacityInternal函数会比较数组是否为空参构造器构建的数组，是的话将默认数组大小10和现在需要的大小minCapacity取最大值，传入ensureExplicitCapacity方法。

   private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

每次执行ensureExplicitCapacity方法，意味着数组的结构被改变，modCount的值增加1.modCount给ArrayList的迭代器使用的，在并发操作被修改时，提供快速失败行为，保证modCount在迭代期间不变，否则抛出ConcurrentModificationException异常。接着判断minCapacity是否大于当前ArrayList内部数组长度，大于的话调用grow方法对内部数组elementData扩容。

    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);
    }

创建一个新的数组长度为1.5被旧数组长度与minCapacity的最大值。

而对应于改变数组结构的另一类方法remove，不用调用ensureCapacityInternal方法，直接修改modCount的值，并在原数组上用System.arraycopy方法删除该元素，不改变数组的大小：

    public E remove(int index) {
        rangeCheck(index);

        modCount++;
        E oldValue = elementData(index);

        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work

        return oldValue;
    }

3.迭代器的实现

ArrayList中迭代器的实现和父类AbstractList中的实现类似，就不详细写了。区别在于ArrayList中没有使用其父类中必须实现的get()和size()方法。而是使用了效率更高的直接对数组进行操作。还有要说明的是，子类的迭代器和父类的迭代器是相互独立的两个类，他们不存在覆盖关系。