ArrayList源碼分析

1、java.util.ArrayList<E> : List 接口的大小可變數組的實現類

• ArrayList 內部基于 數組 存儲 各個元素。
• 所謂大小可變數組，是指當 數組容量不足以存放新的元素時，創建新數組，并將原數組中的內容復制過來。

2、ArrayList底層實現原理

• 構造方法源碼分析
  //對象數組：ArrayList的底層數據結構，transient表示該字段不進行序列化操作 transient Object[] elementData; //實例化一個空數組 private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; //實例化一個空數組 private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};/***指定初始容量的有參構造*/ public ArrayList(int initialCapacity) {//如果初始容量大于0就，對象數組就指向到一個新的數組，大小為所指定的大小if (initialCapacity > 0) {this.elementData = new Object[initialCapacity];} else if (initialCapacity == 0) {//如果大于0就指向一個空數組this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;} else {throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+initialCapacity);} } /** * 無參構造 */ public ArrayList() {//對象數組就指向到一個空數組this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; }

  ArrayList基于數組實現，構造方法有有參構造和無參構造如果指定了初始容量且大于0就將對象數組指定到一個新的數組，大小為所指定的大小。如果調用無參構造就將對象數組指定到一個空的數組。

• 添加方法源碼分析
  //elementData中已存放的元素的個數，注意：不是elementData的容量 private int size; //elementData的默認容量為10 private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; //對象數組：ArrayList的底層數據結構，transient表示該字段不進行序列化操作 transient Object[] elementData; //實例化一個空數組 private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; //實例化一個空數組 private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};protected transient int modCount = 0;@Native public static final int MAX_VALUE = 0x7fffffff;private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;/*** 向elementData末尾中添加元素*/ public boolean add(E e) {//確保對象數組elementData有足夠的容量，可以將新加入的元素e加進去ensureCapacityInternal(size + 1); //加入新元素e，size加1elementData[size++] = e;return true; }// minCapacity = seize+1，即表示執行完添加操作后，數組中的元素個數 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {//判斷是否是空數組if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {//用最小容量和10進行比較，取最大值賦值給最小容量minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);}ensureExplicitCapacity(minCapacity);}/***確保數組的容量足夠存放新加入的元素，若不夠，要擴容*/ private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {modCount++;//如果數組個數minCapacity （size+1）大于數組長度就需要進行擴容if (minCapacity - elementData.length > 0)grow(minCapacity); }private void grow(int minCapacity) {int oldCapacity = elementData.length;// 將舊的數組容量增加為原來的1.5倍作為新的容量int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); //如果新的容量小于數組個數，將數組個數賦值給新容量if (newCapacity - minCapacity < 0)newCapacity = minCapacity;// 如果新的容量大于最大容量，就根據數組個數來決定新的容量大小if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);// 根據新的容量，將數組拷貝到新的數組并賦值給數組elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); }private static int hugeCapacity(int minCapacity) {// 如果數組個數小于0拋出OutOfMemoryError異常if (minCapacity < 0) // overflowthrow new OutOfMemoryError(); // 如果最數組個數大于最大容量 就返回最大值，否則返回最大容量return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?Integer.MAX_VALUE :MAX_ARRAY_SIZE; } /*** 向elementData指定位置添加元素*/ public void add(int index, E element) {//指定位置檢查rangeCheckForAdd(index);// 擴容檢查ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!//通過拷貝使數組內位置為 index 到 （size-1）的元素往后移動一位System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,size - index); // 找到位置添加元素elementData[index] = element;// 元素個數加一size++; } // 判斷指定位置是否超出數組個數 private void rangeCheckForAdd(int index) {if (index > size || index < 0)throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index)); } /*** @param src 原數組.* @param srcPos 原數組的起始位置.* @param dest 目標數組.* @param destPos 目標數組的起始位置.* @param length 拷貝長度.*/ public static native void arraycopy(Object src, int srcPos,Object dest, int destPos,int length);

  ArrayList在無參的add方法中，每次插入新的元素時，先判斷是否需要擴容，判斷數組是否為空，為空則建默認的容量10賦值給minCapacity，判斷是否要擴容，第一次添加，數組的size是10，之后添加元素時，在ensureExplicitCapacity方法中判斷數組元素個數即size+1（形參minCapacity）是否超過數組長度，超過則需要進行擴容操作，擴容是將舊的容量擴大到1.5倍，然后將數組拷貝到新的數組完成擴容操作。最后將元素添加，并size+1。ArrayList在指定位置添加元素時，是先檢查指定位置是否在數組范圍內，即數組中元素個數是1，則index得小于或者低于1。然后通過拷貝使數組內位置為 index 到 （size-1）的元素往后移動一位，騰出位置之后放入元素，數組個數加一。

• 刪除方法源碼分析
  public E remove(int index) {//指定位置檢查rangeCheck(index);modCount++; //保留要刪除的值E oldValue = elementData(index);//要移動元素個數int numMoved = size - index - 1;if (numMoved > 0)//通過拷貝使數組內位置為 index+1到 （size-1）的元素往前移動一位System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,numMoved);//清除末尾元素讓GC回收elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work//返回刪除的值return oldValue;}

  刪除指定位置的元素，先對index進行檢查，在將要刪除的值保留，計算出需要移動元素個數，再通過拷貝使數組內位置為 index+1到 （size-1）的元素往前移動一位，最后將末尾元素清理讓GC回收返回刪除值。由于List接口繼承了Collection，因此ArrayList還有一個來自Collection接口定義的刪除對象boolean remove( Object o ) ，而ArrayList自定義的remove方法是T remove(int index)刪除的是下標位置的對象并返回值。

總結

以上是生活随笔為你收集整理的ArrayList的底层实现原理的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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