ArrayList，hashSet解析

最新推荐文章于 2023-12-09 19:48:57 发布

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本文深入解析了ArrayList的数据结构与核心方法实现，如add方法的工作原理，并详细介绍了HashSet如何利用HashMap来保证元素唯一性。

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ArrayList定义只定义类两个私有属性：

private transient Object[] elementData;//elementData存储ArrayList内的元素

private int size;//size表示它包含的元素的数量

Java的serialization提供了一种持久化对象实例的机制。当持久化对象时，可能有一个特殊的对象数据成员，我们不想用serialization机制来保存它。为了在一个特定对象的一个域上关闭serialization，可以在这个域前加上关键字transient。
transient是Java语言的关键字，用来表示一个域不是该对象串行化的一部分。当一个对象被串行化的时候，transient型变量的值不包括在串行化的表示中，然而非transient型的变量是被包括进去的。

ArrayList的构造函数：

第一个构造方法使用提供的initialCapacity来初始化elementData数组的大小。

第二个构造方法调用第一个构造方法并传入参数10，即默认elementData数组的大小为10。

第三个构造方法则将提供的集合转成数组返回给elementData（返回若不是Object[]将调用Arrays.copyOf方法将其转为Object[]）。

add(E e)

add(E e)都知道是在尾部添加一个元素，如何实现的呢？

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

看到add(E e)中先调用了ensureCapacity(size+1)方法，之后将元素的索引赋给elementData[size]，而后size自增。例如初次添加时，size为0，add将elementData[0]赋值为e，然后size设置为1（类似执行以下两条语句elementData[0]=e;size=1）。将元素的索引赋给elementData[size]不是会出现数组越界的情况吗？这里关键就在ensureCapacity(size+1)中了。

根据ensureCapacity的方法名可以知道是确保容量用的。ensureCapacity(size+1)后面的注释可以明白是增加modCount的值（加了俩感叹号，应该蛮重要的，来看看）。

 public void ensureCapacity(int minCapacity) {
 9     modCount++;
10     int oldCapacity = elementData.length;
11     if (minCapacity > oldCapacity) {
12         Object oldData[] = elementData;
13         int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;
14             if (newCapacity < minCapacity)
15         newCapacity = minCapacity;
16             // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
17             elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
18     }
19     }

The number of times this list has been structurally modified.

这是对modCount的解释，意为记录list结构被改变的次数（观察源码可以发现每次调用ensureCapacoty方法，modCount的值都将增加，但未必数组结构会改变，所以感觉对modCount的解释不是很到位）。

增加modCount之后，判断minCapacity（即size+1）是否大于oldCapacity（即elementData.length），若大于，则调整容量为max((oldCapacity*3)/2+1,minCapacity)，调整elementData容量为新的容量，即将返回一个内容为原数组元素，大小为新容量的数组赋给elementData；否则不做操作。

所以调用ensureCapacity至少将elementData的容量增加的1，所以elementData[size]不会出现越界的情况。

add(int index, E element)

public void add(int index, E element) {
 2     if (index > size || index < 0)
 3         throw new IndexOutOfBoundsException(
 4         "Index: "+index+", Size: "+size);
 5 
 6     ensureCapacity(size+1);  // Increments modCount!!
 7     System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
 8              size - index);
 9     elementData[index] = element;
10     size++;
11     }

首先判断指定位置index是否超出elementData的界限，之后调用ensureCapacity调整容量（若容量足够则不会拓展），调用System.arraycopy将elementData从index开始的size-index个元素复制到index+1至size+1的位置（即index开始的元素都向后移动一个位置），然后将index位置的值指向element。

HashSet实现Set接口，由哈希表（实际上是一个HashMap实例）支持。它不保证set 的迭代顺序；特别是它不保证该顺序恒久不变。此类允许使用null元素。

对于HashSet而言，它是基于HashMap实现的，HashSet底层使用HashMap来保存所有元素，因此HashSet 的实现比较简单，相关HashSet的操作，基本上都是直接调用底层HashMap的相关方法来完成。

底层实际将将该元素作为key放入HashMap。 
120     * 由于HashMap的put()方法添加key-value对时，当新放入HashMap的Entry中key 
121     * 与集合中原有Entry的key相同（hashCode()返回值相等，通过equals比较也返回true）， 
122     * 新添加的Entry的value会将覆盖原来Entry的value，但key不会有任何改变， 
123     * 因此如果向HashSet中添加一个已经存在的元素时，新添加的集合元素将不会被放入HashMap中， 
124     * 原来的元素也不会有任何改变，这也就满足了Set中元素不重复的特性。 
125     * @param e 将添加到此set中的元素。 
126     * @return 如果此set尚未包含指定元素，则返回true。

public boolean add(E e) {  
129    return map.put(e, PRESENT)==null;  
130    }