Java 集合之ArrayList

1.回顾

在上一篇我们介绍了java集合的整体架构,为了复习方便请重新看下图

Colletion 有List Set等子接口而每个子接口又有具体的实现类，本文要讲的ArrayList就是List的一种实现。List可存储有序可重复的元素，那么可知ArrayList也是。相反Set却是无序不可重复的。

2.结构

那么我们开始重点看ArrayList,通过idea可得下图

由上图知

实现RandomAccess接口：可以通过下标序号快速访问

实现了Cloneable，能被克隆

实现了Serializable，支持序列化

再看类中方法如下

可见ArrayList除了实现类Collection接口方法外还多了许多重载多方法例如

void add(int index, E element)
boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)
E get(int index)
int indexOf(Object o)
int lastIndexOf(Object o)
E remove(int index)
E set(int index, E element)
List<E> subList(int fromIndex, int toIndex)
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上面的方法顾名思义都可以猜出来由于ArrayList是有序可重复的，其中维护了一个索引index 固可以以指定索引index来进行更多的操作，例如获取指定索引位置的元素，删除指定索引位置的元素，截取某个索引范围的所有元素等等

3.源码分析

一.成员变量

private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
private int size;
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DEFAULT_CAPACITY默认容量是10
EMPTY_ELEMENTDATA 数组
DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
elementData 存放元素
size 元素个数

二.构造函数

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);
        }
    }
    public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
    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;
        }
    }
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有三个构造函数分析代码可知可初始化时传递一个int值指定容量，也可以不传默认10的容量还可以传递一个指定Collection 来初始化其中第三个指定Collection来初始化较长，无非就是先把集合转化成数组然后把元素复制到list中去来完成初始化

三.常用方法

新增

 public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
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其中调用 ensureCapacityInternal 方法

 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }

        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }
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再调用 ensureExplicitCapacity 方法

    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }
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又调用 grow 方法

     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);
    }
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总结以上便是新增前需要确定容量，当当前数组容量不够时就需要扩容，然后调Arrays.copyOf()创建一个新的数组并将数据拷贝到新数组中，且把引用赋值给elementData

删除remove

 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;
    }
    public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (elementData[index] == null) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        } else {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (o.equals(elementData[index])) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        }
        return false;
    }
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两种重载方法先检查范围然后拿到被删的元素然后把被删元素后到元素往前移动复制到目标数组然后返回被删元素

修改set

public E set(int index, E element) {
        rangeCheck(index);

        E oldValue = elementData(index);
        elementData[index] = element;
        return oldValue;
    }
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这段代码比较简单范围检查和重新赋值

获取get

public E get(int index) {
        rangeCheck(index);

        return elementData(index);
    }
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这个估计都不用我说把

4.总结

通过结构源码都分析我们知道，ArrayList 底层就是通过数组来实现，添加的时候检查容量不够就扩容，然后赋值删除时则把被删元素后往前移动更新则比较简洁明白。