ArrayList 分析_iroz-优快云博客

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本文深入解析了ArrayList的实现原理，包括其继承体系、属性、构造函数、关键方法如add、get、remove，以及性能特点。ArrayList使用数组存储元素，支持快速随机访问和高效尾部添加，但中间操作较慢。

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继承体系

ArrayList实现了List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable等接口。

ArrayList实现了List，提供了基础的添加、删除、遍历等操作。

ArrayList实现了RandomAccess，提供了随机访问的能力。

ArrayList实现了Cloneable，可以被克隆。

ArrayList实现了Serializable，可以被序列化。

源码解析

属性

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{ 

    // 序列化id号
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;

    // 默认容量
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    
   // 空数组，如果传入的容量为0时使用
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
   
    // 空数组，传入容量时使用，添加第一个元素的时候会重新初始为默认容量大小
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    // 存储元素的数组
    transient Object[] elementData;
    // 集合中元素的个数 
    private int size;
}

（1）DEFAULT_CAPACITY

默认容量为10，也就是通过new ArrayList()创建时的默认容量。

（2）EMPTY_ELEMENTDATA

空的数组，这种是通过new ArrayList(0)创建时用的是这个空数组。

（3）DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA

也是空数组，这种是通过new ArrayList()创建时用的是这个空数组，与EMPTY_ELEMENTDATA的区别是在添加第一个元素时使用这个空数组的会初始化为DEFAULT_CAPACITY（10）个元素。

（4）elementData

真正存放元素的地方，使用transient是为了不序列化这个字段。

至于没有使用private修饰，后面注释是写的“为了简化嵌套类的访问”，但是楼主实测加了private嵌套类一样可以访问。

private表示是类私有的属性，只要是在这个类内部都可以访问，嵌套类或者内部类也是在类的内部，所以也可以访问类的私有成员。

（5）size

真正存储元素的个数，而不是elementData数组的长度。

构造函数

ArrayList()

ArrayList(int initialCapacity)

ArrayList(Collection c)

ArrayList()

不传初始容量，初始化为DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA空数组，

会在添加第一个元素的时候扩容为默认的大小，即10。

public ArrayList() {
        // 如果没有传入初始容量，则使用空数组DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
        // 使用这个数组是在添加第一个元素的时候会扩容到默认大小10
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

ArrayList(int initialCapacity)

传入初始容量，如果大于0就初始化elementData为对应大小，如果等于0就使用EMPTY_ELEMENTDATA空数组，如果小于0抛出异常。

public ArrayList(int initialCapacity) {
        
        
        if (initialCapacity > 0) {
            // 如果传入的初始容量大于0，就新建一个数组存储元素
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
           // 如果传入的初始容量等于0，使用空数组EMPTY_ELEMENTDATA
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {

           // 如果传入的初始容量小于0，抛出异常
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }

ArrayList(Collection c)构造方法

传入集合并初始化elementData，这里会使用拷贝把传入集合的元素拷贝到elementData数组中，如果元素个数为0，则初始化为EMPTY_ELEMENTDATA空数组。

 public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
       // 集合转数组
        elementData = c.toArray();
        if ((size = elementData.length) != 0) {
            // 检查c.toArray()返回的是不是Object[]类型，如果不是，重新拷贝成Object[].class类型
            if (elementData.getClass() != Object[].class)
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
        } else {
            // 如果c的空集合，则初始化为空数组EMPTY_ELEMENTDATA
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    }

方法

add(E e)方法

（1）检查是否需要扩容

（2）如果elementData等于DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA,也就是没有长度,则初始化容量大小为DEFAULT_CAPACITY，也就是10(new ArrayList<>()), 另外一种情况是初始化时elementData有长度（比如new ArrayList<>(2)）

（3）新容量是老容量的1.5倍，如果加了这么多容量发现比需要的容量还小，则以需要的容量为准；

正常情况下会扩容1.5倍，特殊情况下（新扩展数组大小已经达到了最大值）则只取最大值。

（4）创建新容量的数组并把老数组拷贝到新数组；

get(int index)方法

（1）检查索引是否越界，这里只检查是否越上界，如果越上界抛出IndexOutOfBoundsException异常，如果越下界抛出的是 ArrayIndexOutOfBoundsException异常。

（2）返回索引位置处的元素

remove(int index)方法

（1）检查索引是否越界；

（2）获取指定索引位置的元素；

（3）如果删除的不是最后一位，则其它元素往前移一位；

（4）将最后一位置为null，方便GC回收；

（5）返回删除的元素。