【源碼解析】扒開ArrayList的外衣

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本文內容

固然ArrayList裏的方法不止這些，本文主要講一些經常使用的方法

方法變量

Arraylist裏的方法變量主要有如下幾個

1. 構造方法

1.1 有參構造

1.1.1 傳入數組的大小

1.1.1.1代碼實現

List<String> list=new ArrayList<>(5);

1.1.1.2源碼解析

1.1.2 傳入一個list對象

其實這個就至關於把傳入的list對象裏的數據複製到新的ArrayList對象

1.1.2.1 代碼實現

List<String> list=new ArrayList<>(Arrays.asList("z","m","h"));

這裏用來 Arrays工具類裏的 asList方法，它的源碼裏是直接返回一個List，有興趣的能夠去看看，這裏就不介紹了

1.1.2.2 源碼解析

1.2 無參構造

這個比較簡單，直接賦值一個空數組

1.2.1代碼實現

List<String> list=new ArrayList<>();

1.2.2源碼解析

2. add方法

add通常經常使用的有兩個方法，一個就是add(E e)在尾部添加數據，一個就是add(int index,E element)在指定位置插入元素

2.1 add(E e)

這個是Arrayist的主要方法，平時用的也是最多的方法之一，因此源碼比較複雜，比較長

2.1.1 代碼實現

List<String> list=new ArrayList<>();
list.add("灰灰HK");

2.1.2 源碼解析

• ensureCapacityInternal(int minCapacity)確保數組容量充足

• calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity)

• 再回到ensureExplicitCapacity(int minCapacity)這個方法，這個方法先修改次數加1，而後判斷size+1是否是比當前的數組容量大，若是比當前的數組容量大，則進行擴容操做，擴大容量爲原數組的1.5倍

好比第二次調用add方法，此時 size+1=2, elementData.length=10,爲何等於10呢？由於第一次默認把數組容量從0擴大到了10,這時 size+1比 elementData.length小，就不會進行擴容操做

• grow(int minCapacity)擴容

這裏調用 Arrays.copyOf()方法進行復制操做，當進一步深刻這個方法時，發現是由 System.arraycopy()這個方法實現複製功能的，這個方法由 native關鍵字修飾，表示不是由 Java語言實現的，通常是c/cpp實現

2.1.3 小結

到這裏，add的方法流程就走完了，其核心步驟：

• 每次添加元素時判斷數組容量是否充足
• 第一次添加元素，把數組容量擴容到10
• 擴容時，除第一次，之後的每次擴容爲原大小的1.5倍
• 擴容後調用System.arraycopy()方法把原數組的元素複製到擴容後的新數組

2.2 add(int index, E element)

該方法爲在指定位置插入元素，該位置及後面全部元素後移

2.2.1 代碼實現

List<String> list=new ArrayList<>();
list.add("hk");
list.add(0,"灰灰");

2.2.2 源碼解析

能夠看到，這邊又用到了 System.arraycopy()這個方法

• rangeCheckForAdd(int index)判斷是否越界

這裏他是和 size對比，而不是和數組的 length對比，我我的認爲這樣第一節省了空間，第二方便後面移動的操做

• System.arraycopy()拷貝數組

public static native void arraycopy(Object src,  int  srcPos,
                                     Object dest, int destPos,
                                    int length)

• src 原數組對象
• srcPos 原數組起始位置
• dest 目標數組
• destPos 目標數組起始位置
• length 複製多少個數據

2.2.3 小結

插入方法其主要步驟以下:

• 檢查插入的位置是否越界
• 檢查數組容量是否充足，不充足進行擴容相關操做
• 調用System.arraycopy()進行index及後面的元素後移

3. get方法

3.1 get(int index)

3.1.1 代碼實現

List<String> list=new ArrayList<>();
list.add("hk");
list.get(0);

3.1.2 源碼解析

• rangeCheck(int index)判斷是否越界

get個add方法判斷越界的方法是不同的，這邊是 index>=size,多了個 等於，爲何要多個等於呢？由於數組是從0開始的，而size 至關於是開始的從1開始的

private void rangeCheck(int index) {
    if (index >= size)
        throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}

• elementData(int index)直接返回對應下標的數組元素

E elementData(int index) {
    return (E) elementData[index];
}

3.1.3 小結

get方法比較簡單，主要步驟爲：

• 檢查是否越界
• 返回對應元素

4. set方法

4.1 set(int index, E element)

4.1.1 代碼實現

List<String> list=new ArrayList<>();
list.add("hk");
list.set(0,"灰灰");

4.1.2 源碼解析

5. remove方法

5.1 remove(int index)

5.1.1 代碼實現

List<String> list=new ArrayList<>();
list.add("hk");
list.remove(0);

5.1.2 源碼解析

當刪除的元素爲最後一個元素時， numMoved就小於0了，就不會進行移動元素的操做

5.2 remove(Object o)

這個方法在實際中用的比較少，由於 AraryList是能夠保存重複的元素，因此刪除是 刪除最先添加的元素

5.2.1 代碼實現

List<String> list=new ArrayList<>();
list.add("hk");
list.remove("hk");

5.2.2 源碼解析

• fastRemove(int index)刪除元素

這個方法和remove(int index)內部的操做相似，不過這邊不保存被刪除的元素

private void fastRemove(int index) {
    modCount++;
    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
}

6. clear方法

6.1 clear()

6.1.1 代碼實現

List<String> list=new ArrayList<>();
list.add("hk");
list.clear();

6.1.2 源碼分析

總結

ArrayList底層擴容或者移動數組元素時都調用了System.arraycopy()來進行相關操做，平時進行咱們進行數組複製或移動的時候也能夠調用這個方法了，這個性能比循環複製性能高多了，特別是在大量數據的時候。

文章好幾回出現了modCount++這個操做，這個modCount主要用戶內部類的迭代器