ArrayList源码解析

ArrayList源码解析

全局变量说明

• // 默认容量
  private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
  // 空数组，用于初始化时当初始化大小为0
  // 或者初始化时指定的集合大小为0时赋值给数组elementData
  private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
  // 默认空数组，
  private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
  // 存储元素的数组
  transient Object[] elementData;
  // 元素个数
  private int size;
  

三种集合初始化方法

• 指定初始化容量

      public ArrayList(int initialCapacity) {
          if (initialCapacity > 0) {
              // 初始化list容量大于0时，创建大小为initialCapacity的数组
              this.elementData = new Object[initialCapacity];
          } else if (initialCapacity == 0) {
              // 初始化list容量等于0时，elementData为空数组
              this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
          } else {
              throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                                 initialCapacity);
          }
      }
  

• 无参数直接进行初始化，elementData数组为默认空数组

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

• 指定初始化数据，参数为集合对象

      public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
          // 指定的集合转为数组
          elementData = c.toArray();
          if ((size = elementData.length) != 0) {
              // 由于java8及之前的版本存在的bug会导致c.toArray()返回的类型可能不为Object[],
              // 这样就无法为数组添加多种不同类型的数据，因此通过数组复制的方式
              // 将其转化为Object[].
              // java9已解决c.toArray()返回结果不为Object[].class的问题.
              // 链接：https://bugs.java.com/bugdatabase/view_bug.do?bug_id=6260652
              if (elementData.getClass() != Object[].class) {
                  elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
              }                
          } else {
              // 指定的初始化数据大小为0时，elementData数组为空数组
              this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
          }
      }
  

集合新增

•     public boolean add(E e) {
          // 确保数据容量足够
          ensureCapacityInternal(size + 1);
          // 将当前元素添加到数组末尾
          elementData[size++] = e;
          return true;
      }
  

•     // 计算存储数据所需要的最小容量
      private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
          // 当数组为空数组时，由于存在addAll方法，可能会一次添加了大量元素，超过默认容量10
          // 因此所需最小容量取默认容量10和minCapacity的最大值
          if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
              return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
          }
          return minCapacity;
      }
      
      private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
          ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
      }
  
      // 确保容量足够，若不够需要进行扩容
      private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
          //每次数组发生变化时+1，用于快速失败
          modCount++;
          // 如果所需容量大于当前数组容量，则进行扩容
          if (minCapacity - elementData.length > 0)
              grow(minCapacity);
      }
  

•     private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
      // 扩容
      private void grow(int minCapacity) {
          // 当前数组容量
          int oldCapacity = elementData.length;
          // 新的容量为原来数组容量的1.5倍
          int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
          // 扩容后如果容量还是不够，则新的容量为之前计算的所需要的最小容量
          if (newCapacity - minCapacity < 0)
              newCapacity = minCapacity;
          if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
              newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
          // 底层调用System.arraycopy进行元素的拷贝
          elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
      }
  
      private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
          // 当size+1的结果超过int所表示的最大值时，minCapacity会小于0
          if (minCapacity < 0)
              throw new OutOfMemoryError();
          return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
              Integer.MAX_VALUE :
              MAX_ARRAY_SIZE;
      }
  

相关问题解释

• 为什么要使用EMPTY_ELEMENTDATA和DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA两个空数组？
  • 使用两个空数组是为了区分两种不用的初始化方式，使用同一个空数组也是完全没有问题的
• 变量elementData为什么要使用transient关键字？
  • 被transient修饰的对象不会进行序列化，elementData为数组容器，容器可能未被填满，如果将整个elementData数组进行序列会消耗更多的资源，ArrayList通过内部定义的writeObject和readObject进行序列化和反序列化，只对集合中的元素进行操作。
• MAX_ARRAY_SIZE的作用？
  • 避免一些虚拟机内存溢出，-8是为了减少出错的几率，数组最大的长度依然是Integer.MAX_VALUE