Java集合--ArrayList

時間 2019-11-26

標籤 java 集合 arraylist 欄目 Java 简体版

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概述

ArrayList 是一個數組集合，容量可以動態增加，而且提供了隨機訪問的功能，在平時工做中用的很頻繁，經過源代碼研究一下內部的實現機制。java

繼承關係

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

ArrayList 繼承自 AbstractList 實現了 List，RandomAccess，Cloneable 接口。數組

RandomAccess 是一個空的接口，做用是告訴 Java 若是某個類實現這個接口，那麼該類提供了隨機訪問的功能。儘可能用 for(int i = 0; i < size; i++) 來遍歷而不要用 Iterator 迭代器來遍歷。反過來，若是List是Sequence List，則最好用迭代器來進行迭代。dom

實現了 Cloneable，即可以被克隆。ui

內部結構

/**
 * 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;

先縱覽一下定義的全局變量，經過註釋能夠看出來 Object[] elementData 這個就是 ArrayList 的真面目了。而且在加入第一個元素的時候，容量會擴大到 DEFAULT_CAPACITY。this

構造方法

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;
    }
}

提供了3個構造方法。spa

無參的構造方法，只是將 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 賦值爲 elementData，也就是將 elementData 初始化爲一個空的數組對象。code

接收一個 initialCapacity 的構造方法，直接新建一個指定長度大小的數組對象。對象

接收一個 Collection 子類的構造方法，調用 toArray 方法來初始化。繼承

add 方法

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);
}

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);
}

add 方法首先調用了一個 ensureCapacityInternal 方法，從名字就能夠看出來是檢查容量大小的，而後直接將 add 的元素放到數組的指定位置（elementData[size++] = e）。接口

再看下 ensureCapacityInternal 這個方法，初次調用 add 方法傳入的參數是1，也就是這裏的 minCapacity 就是1，在第一個判斷以後 minCapcity 變成了DEFAULT_CAPACITY 也就是10，而後進入 ensureExplicitCapacity 方法，判斷是否最小的容量已經超過數組的長度，若是超過的話那麼調用 grow 方法擴容，也就是當數組內部已經被所有寫滿以後纔會進行擴容。

grow方法

新容量大小等於 oldCapacity + (oldCapacity >> 1)。

第一次進這個方法的時候 minCapacity 已經被初始化爲 10，oldCapacity 右移1位結果爲 5，第一次擴容以後新的容量大小爲 15。當 add 第16個元素的時候會再次進行擴容，15 右移一位結果爲 7，新的容量大小爲 15+7=22，以此類推。

擴容的閥值在 java 的各個版本會有所不一樣，因此在網上能夠看到一些其餘的版本，在 1.6 的時候這個方法是下面這個樣子的

public void ensureCapacity(int minCapacity) {
    modCount++;
    int oldCapacity = elementData.length;
    if (minCapacity > oldCapacity) {
        Object oldData[] = elementData;
        int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;
        if (newCapacity < minCapacity)
            newCapacity = minCapacity;
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }
}

addAll

public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
    Object[] a = c.toArray();
    int numNew = a.length;
    ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount
    System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
    size += numNew;
    return numNew != 0;
}

addAll 方法調用 System.arraycopy 複製數據。

get / set

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

    return elementData(index);
}

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

    E oldValue = elementData(index);
    elementData[index] = element;
    return oldValue;
}

get set 方法直接經過數組下標來取得元素。