jdk1.8ArrayList源码简要分析

1.概述

我今天我们来看一下我们常用的集合ArrayList,ArrayList在平时使用的时候还是有用的，虽然不是线程安全的，但是在单线程环境下还是扮演者比较重要的角色！底层实现使用Object数组，因为不允许有泛型数组，所以一般都是进行强制类型转换的。

2.继承架构

直接看图

可以看出来继承自AbstractList，并且实现了List等一些标记型接口，可能大家不是很了解RandomAccess接口有什么用，这其实也只是一个标记接口，就是标记这个类是可以快速随机访问地，底层是通过数组实现，所以可能在一些场景中，我们需要进行遍历的时候优先选择这个类型的类。大概就是一个这么个作用。

我们来看一下类变量

```

private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;

```

//默认大小

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = new Object[0];

private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = new Object[0];

//存放数据不参与序列化

transient Object[] elementData;

//长度

private int size;

//最大值

private static final int MAX_ARRAY_SIZE = 2147483639;

3.方法源码介绍

构造方法

默认初始化的方法，不会创建数组，而是指向这个空的常量数组。

public ArrayList() {

this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;

}

带int参数的构造，

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);

}

add方法实现

public boolean add(E e) {

ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!

elementData[size++] = e;

return true;

}

这个方法逻辑很简单，首先确保长度够，然后更新数据，最后返回。

我们来看一下ensureCapacityInternal方法

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {

//这里其实就是为了判断是否是调用无参构造创建的对象

if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {

//选取一个最大的进行扩容

minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);

}

ensureExplicitCapacity(minCapacity);

}

大概就是这么个逻辑很简单。我们再来看扩容的操作

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {

//维护更新次数，这个变量是在父类中定义的。

modCount++;

// overflow-conscious code

if (minCapacity - elementData.length > 0)

grow(minCapacity);

}

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);

}

private static int hugeCapacity(int minCapacity) {

if (minCapacity < 0) // overflow

throw new OutOfMemoryError();

return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?

Integer.MAX_VALUE :

MAX_ARRAY_SIZE;

}

在grow方法中就是一些列判断，选取合适的扩容大小，这个规则都是一致的，首先和1.5倍原大小比较，选取最大的。最后和max比较，如果超过max，就判断当前需要的大小是否溢出，如果溢出抛出异常，若果没有就和max比较，如果大于max，让其值为Integer.MAX_VALUE，否则为max。

然后通过调用copyof方法进行拷贝。

另外一个add方法

public void add(int index, E element) {

//范围检查

rangeCheckForAdd(index);

//和上面一样对大小进行校验

ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!

//调用方法拷贝

System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,

size - index);

//复制

elementData[index] = element;

size++;

}

set和get方法比较简单，都是先对越界校验，然后返回或者设置。

contains方法

public boolean contains(Object o) {

return indexOf(o) >= 0;

}

public int indexOf(Object o) {

if (o == null) {

for (int i = 0; i < size; i++)

if (elementData[i]==null)

return i;

} else {

for (int i = 0; i < size; i++)

if (o.equals(elementData[i]))

return i;

}

return -1;

}

这个方法简单暴力。通过for循环查找，然后返回。但是对null进行了特殊处理，防止空指针异常。

remove方法

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;

}

同样的，只要对底层需要更新的都需要先检查。并且更新modCount，这里应该是在遍历时候为了实现fail-fast机制。

判断是否为最后一个元素，如果是，直接让其为null，如果不是需要调用copy方法对数组进行更新。保证数组连续，因此remove方法是很不友好的。最后复制为null让gc，防止内存泄露。

还有一个remove(Object o) 方法，原理一致不多说！

clear方法

public void clear() {

modCount++;

// clear to let GC do its work

for (int i = 0; i < size; i++)

elementData[i] = null;

size = 0;

}

全部更新为null

sublist方法

这个方法并没有是我们想象的那样，重新创建一个数组，然后赋值。这里共用了原空间，只不过维护了对应的记录，比如长度，开始位置。

通过offset和parent进行对数组的操作，所以更新的时候其实对原数组的更新！

private class SubList extends AbstractList<E> implements RandomAccess {

private final AbstractList<E> parent;

private final int parentOffset;

private final int offset;

int size;

SubList(AbstractList<E> parent,

int offset, int fromIndex, int toIndex) {

this.parent = parent;

this.parentOffset = fromIndex;

this.offset = offset + fromIndex;

this.size = toIndex - fromIndex;

this.modCount = ArrayList.this.modCount;

}

//。。。。省略一些方法

}

trimToSize方法

public void trimToSize() {

modCount++;

if (size < elementData.length) {

elementData = (size == 0)

? EMPTY_ELEMENTDATA

: Arrays.copyOf(elementData, size);

}

这个方法就是清除null，没啥意思。

我们再来研究一些其内部的迭代器

public ListIterator<E> listIterator() {

return new ListItr(0);

}

public Iterator<E> iterator() {

return new Itr();

}

通过内部类实现，listIterator多了一些add的功能，

因为如果只是Itr实现，我们是不能在迭代的过程中对数组进行增删操作的，会抛出ConcurrentModificationException。

而ListItr内部实现了自己的add方法，而不是调用原来的add。

前面我们说个 modCount就是为了fail-fast机制，所以才维护的。

下面这个方法在迭代的过程中，都会调用，只要外部修改，都会抛出异常。

final void checkForComodification() {

if (modCount != expectedModCount)

throw new ConcurrentModificationException();

}

而listIterator内部实现的方法则不会，因为其内部更新了expectedModCount。保证其相等。就这样！

public void add(E e) {

checkForComodification();

try {

int i = cursor;

ArrayList.this.add(i, e);

cursor = i + 1;

lastRet = -1;

expectedModCount = modCount;

} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {

throw new ConcurrentModificationException();

}

4.总结

基本上ArrayList的实现就是这么个样子，实现比较容易，希望对大家有所帮助！