ArrayList是java的动态数组，底层是基于数组实现。
1. 成员变量
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
/**
* The maximum size of array to allocate.
* Some VMs reserve some header words in an array.
* Attempts to allocate larger arrays may result in
* OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
*/
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8; /**
* 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;
一个个来看一下这些成员变量。
-
elementData
这是ArrayList的基本数据类型，因为java并没有真的实现底层泛型，而是通过实现编译类型擦除的方式实现了泛型的效果。因此，底层的数组是Object[]类型。
-
size
这个并不是指elementData数组的长度，而是有效存储信息的长度，初始化时为0
-
DEFAULT_CAPACITY
这是一个常量，这是初始化时elementData的长度。
-
DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA & EMPTY_ELEMENTDATA
这两个都是常量，而且都是空数组。
-
MAX_ARRAY_SIZE
最大数组长度，超过此长度会报错
2. 成员函数
学习成员函数的代码，主要是看外部变动发生时，底层数组会怎么变化。其实吧，ArrayList并不复杂，无法怎么变化，都是elementData的增删改查，剩下的无非是对效率的优化。
2.1 初始化
/**
* 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);
}
} /**
* 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) {
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
// replace with empty array.
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
这里有三个有趣的初始化方法。
-
带初始化capacity参数
这个不用说，直接用capicity来初始化elementData数组，再加上对传入参数的防御性检查，其他的没了。
-
不带初始化参数
这个直接用DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA赋值给elementData
-
传入一个集合实例
这个方法也很有趣，如果传入的集合不为空，则不用说，直接将对方的数组复制过来就行。但是如果对方为空列表，elementData赋值为EMPTY_ELEMENT_DATA。为什么不用DEFAULT_ELEMENT_DATA，主要不同点在于添加元素时的应对策略不同。
2.2 追加元素时
/**
* Appends the specified element to the end of this list.
*
* @param e element to be appended to this list
* @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
*/
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
} private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
} ensureExplicitCapacity(minCapacity);
} private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++; // overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
} /**
* Increases the capacity to ensure that it can hold at least the
* number of elements specified by the minimum capacity argument.
*
* @param minCapacity the desired minimum capacity
*/
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;
}
这方法调用链还挺长的，先从头来。
-
add(Object e)
很简单的思路，直接将当前有效元素最大索引后面的位置放置这个新增元素就行，然后将size++。唯一需要考虑的是，如果当前数组已经放满的时候，或者为空的时候（例如前面不带初始化capacity会将elementData赋值为空数组），这个时候需要对数组进行扩充了。
-
ensureCapacityInternal
这里可以看出来DEFAULT_EMPTY_ELEMENTDATA与EMPTY_ELEMENTDATA的区别了，如果是DEFAULT_EMPTY_ELEMENTDATA，直接扩充为10，如果为EMPTY_ELEMENTDATA，实际上也被视为是有值的，会根据0的size来进行扩充。扩充的策略看方法3。
-
ensureExplicitCapacity
简单的校验，如果当前length已经不足以支持新的元素，需要扩充。扩充策略见方法4。
-
grow
不看那些防御性代码，ArrayList的防御性措施只有一个，扩充为原先size的150%。因此如果elementData为EMPTY_ELEMENTDATA，则扩充为1，如果为DEFAULT_EMPTY_ELEMENTDATA，则扩充为10。
为什么这样考虑，我想主要类型一致，因为初始化时传入一个原始列表长度为6，则首轮扩充要扩充到9个，既然同类都扩充为原先的150%，那么传入一个空列表凭什么可以扩充不符合规划的10，除非将空列表排除出列表的范围。这样做也是挺合理，就是这个实现方式有点恶心，而且这个变量命名非常不好，容易混淆。
而且也需要注意到这个扩充幅度不大，可以节省空间，但是如果需要加入特别大的size队列时，那就需要扩充相当多次，这时还是比较推荐初始化就设置好对应的capacity比较好。
2.3 中间添加元素
这是一个比较恶心的方法，你需要将原先在这个位置的元素往后移，而且还要将这个原先元素后面的所有元素都往后移，才能空出空间给新增元素。耗时耗力，总之，很恶心的代码。
/**
* Inserts the specified element at the specified position in this
* list. Shifts the element currently at that position (if any) and
* any subsequent elements to the right (adds one to their indices).
*
* @param index index at which the specified element is to be inserted
* @param element element to be inserted
* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
*/
public void add(int index, E element) {
rangeCheckForAdd(index); // 防御性措施，无实质作用 ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}2.4 移除代码
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;
}
删除时，将直接将后面的元素移到前面覆盖，注意将最后一个元素转为null，这是为了让已经不使用的元素能够被gc掉。
2.5 清空
/**
* Removes all of the elements from this list. The list will
* be empty after this call returns.
*/
public void clear() {
modCount++; // clear to let GC do its work
for (int i = 0; i < size; i++)
elementData[i] = null; size = 0;
}
这个clear需要额外注意，从源码看得出来，clear时只会将elementData的引用置为null，但是elementData数组的长度并没有缩减。如果在大数据量下，需要复用ArrayList，reset的时候仅是调用了clear方法，会导致不小的内存被elementData数组所占用。
2.6 其他方法
像iterator，foreach之类的方法大概也没什么好讲的，ArrayList篇先这样。
