ArrayList 源码解析

本文深入探讨了ArrayList的实现原理,重点解析了其扩容机制。ArrayList基于数组实现,查找速度快,但新增和删除操作相对较慢。当元素超出容量时,ArrayList会自动扩容,初始容量不足时默认为10。扩容过程包括计算新容量、检查是否超过最大值并进行拷贝。在使用ArrayList时,建议预设合适初始容量以减少扩容开销。同时,注意Arrays.asList()返回的不是标准ArrayList,子列表不可序列化,并且迭代删除应使用迭代器。ArrayList已重写序列化和反序列化方法,优化了存储效率。

ArrayList就是数组列表
与它类似的是LinkedList,和LinkedList相比,它的查找和访问元素的速度较快,但新增,删除的速度较慢。

从入口开始看起

    public boolean add(E e) {
        // 确保容量够 第一个数据为0 所以需要加1
        ensureCapacityInternal(size + 1);  
        // 数组添加完第一位之后size自增1, 此处多线程有线程安全问题
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
    // 扩容检测
    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
    }
    
    // 初始化容量判断, 如果数组为空,则默认给10个容量,否则为传入的容量
    private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        return minCapacity;
    }
	// 初始化容量之后
    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        // 用于记录数组修改的次数
        modCount++;

        // 传入容量大大于数组则需要扩容
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

扩容逻辑

    private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        // 新容量要扩容一半
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        // 如果新容量小则新容量不变
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        // 如果新容量大于最大可申请容量(2^23-1-8)
        // 则需要计算最大容量  
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);

        // 将旧数据数据拷贝到新数组里面去
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

总结:
ArrayList底层的数据结构是数组

ArrayList可以自动扩容,不传初始容量或者初始容量是0,都会初始化一个空数组,但是如果添加元素,会自动进行扩容,所以,创建ArrayList的时候,给初始容量是必要的

Arrays.asList()方法返回的是的Arrays内部的ArrayList,用的时候需要注意

subList()返回内部类,不能序列化,和ArrayList共用同一个数组

迭代删除要用,迭代器的remove方法,或者可以用倒序的for循环

ArrayList重写了序列化、反序列化方法,避免序列化、反序列化全部数组,浪费时间和空间

elementData不使用private修饰,可以简化内部类的访问

ArrayListJava集合框架中的一个类,它实现了List接口,可以用来存储一组对象,这些对象可以是任意类型。 下面是ArrayList源码解析: 1. 成员变量 ```java /** * Default initial capacity. */ private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; /** * Shared empty array instance used for empty instances. */ private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; /** * Shared empty array instance used for default sized empty instances. We * distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when * first element is added. */ private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; /** * The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored. * The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any * empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA * will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added. */ transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access /** * The size of the ArrayList (the number of elements it contains). * * @serial */ private int size; ``` ArrayList有三个成员变量,分别是DEFAULT_CAPACITY、EMPTY_ELEMENTDATA和DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA。DEFAULT_CAPACITY表示默认的容量大小,EMPTY_ELEMENTDATA是一个空数组,DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA也是一个空数组,但它会在第一次添加元素时扩容为DEFAULT_CAPACITY大小。elementData是一个Object类型的数组,用于存储ArrayList中的元素,size表示ArrayList中元素的数量。 2. 构造方法 ```java /** * Constructs an empty list with an initial capacity of ten. */ public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; } /** * Constructs a list containing the elements of the specified * collection, in the order they are returned by the collection's * iterator. * * @param c the collection whose elements are to be placed into this list * @throws NullPointerException if the specified collection is null */ public ArrayList(Collection<? extends E> c) { elementData = c.toArray(); if ((size = elementData.length) != 0) { // defend against c.toArray (incorrectly) not returning Object[] // (see e.g. https://bugs.openjdk.java.net/browse/JDK-6260652) if (elementData.getClass() != Object[].class) elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); } else { // replace with empty array. this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } } /** * Constructs an empty list with the specified initial capacity. * * @param initialCapacity the initial capacity of the list * @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity * is negative */ 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); } } ``` ArrayList提供了三个构造方法。第一个构造方法是无参的构造方法,它将elementData赋值为DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA。第二个构造方法接收一个Collection类型的参数c,它将参数c中的元素转为数组并将其赋值给elementData。第三个构造方法接收一个int类型的参数initialCapacity,它根据参数initialCapacity的值创建一个Object类型的数组并将其赋值给elementData。 3. 常用方法 常用方法包括add()、get()、set()、remove()、size()等。 add()方法用于在ArrayList中添加一个元素,如果elementData的容量不足,就需要进行扩容。扩容的方式是将elementData数组的大小增加50%。 get()方法用于获取ArrayList中指定位置的元素。 set()方法用于将ArrayList中指定位置的元素替换为指定的元素。 remove()方法用于删除ArrayList中指定位置的元素。 size()方法用于获取ArrayList中元素的数量。 4. 总结 ArrayListJava集合框架中的一个类,它实现了List接口,可以用来存储一组对象。ArrayList源码解析包括成员变量、构造方法和常用方法。掌握ArrayList源码可以帮助我们更好地理解它的实现原理,从而更加灵活地应用它。
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