Java集合系列之ArrayList
Hello,大家好，上一篇Java集合系列给大家讲了HashMap,其实工作中，如果不设计到并发编程，HashMap和ArrayList用的是最多的，这一篇就给大家分享一下ArrayList,这个集合底层贼简单。其实任何使用ArrayList的地方都可以使用数组代替，ArrayList可以理解为动态数组，它的容量可以自动扩大，同时也暴露了API出来手动扩大。大家想一想，你用数组的时候其实不是一样吗？有时手动的调用Arrays.copyOf或者System.arraycopy(),其实ArrayList底层也是这么用的。呵呵，是不是so easy .好了，老套路，文章结构:
- ArrayList 大体介绍
- ArrayList API
- ArrayList扩容
1. ArrayList 大体介绍
ArrayList确实是太简答了，也没个什么好介绍的，哈哈，底层就是一个数组。然后实现 List 接口，它是一个数组队列，提供了相关的添加、删除、修改、遍历等功能。
2. ArrayList API
说下API吧，直接上代码，大家看下代码里面注释了，太简答了，需要注意的地方我会在源码后面提一下:
构造方法
//默认数组长度为10
public ArrayList() {
this(10);
}
//可以指定数组初始长度
public ArrayList(int initialCapacity) {
super();
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
this.elementData = new Object[initialCapacity];
}
//可以传进来一个Collection，然后内部转换成数组。
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray();
size = elementData.length;
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
}
存储数据
set(int index, E element)：该方法首先调用rangeCheck(index)来校验 index 变量是否超出数组范围，超出则抛出异常。而后，取出原 index 位置的值，并且将新的 element 放入 Index 位置，返回 oldValue。
add(E e)：该方法是将指定的元素添加到列表的尾部。当容量不足时，会调用 grow 方法增长容量。
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
private void ensureCapacityInternal(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:
//注意这里扩容时使用的Arrays.copyOf
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
add(int index, E element)：在 index 位置插入 element,注意这个不是覆盖，会把后面的元素都向后靠一个位置。
addAll(Collection<? extends E> c) 和 addAll(int index, Collection<? extends E> c)：将特定 Collection 中的元素添加到 Arraylist 末尾。
读取
get(int index)：略
3. ArrayList扩容
从上面介绍的向 ArrayList 中存储元素的代码中，我们看到，每当向数组中添加元素时，都要去检查添加后元素的个数是否会超出当前数组的长度，如果超出，数组将会进行扩容，以满足添加数据的需求。数组扩容有两个方法，其中开发者可以通过一个 public 的方法ensureCapacity(int minCapacity)来增加 ArrayList 的容量，而在存储元素等操作过程中，如果遇到容量不足，会调用priavte方法private void ensureCapacityInternal(int minCapacity)实现。
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity > 0)
ensureCapacityInternal(minCapacity);
}
private void ensureCapacityInternal(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);
}
从上述代码中可以看出，数组进行扩容时，会将老数组中的元素重新拷贝一份到新的数组中，每次数组容量的增长大约是其原容量的 1.5 倍（从int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)这行代码得出）。这种操作的代价是很高的，因此在实际使用时，我们应该尽量避免数组容量的扩张。当我们可预知要保存的元素的多少时，要在构造 ArrayList 实例时，就指定其容量，以避免数组扩容的发生。
其次，这里给大家提一下这个扩容时使用到的Arrays.copyOf方法:
public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {
T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
? (T[]) new Object[newLength]
: (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
Math.min(original.length, newLength));
return copy;
}
说白了，干了什么事呢，根据newLength创建了一个数组，然后调用System.arraycopy把数据拷贝了过去。这个System.arraycopy又是个native方法，据说速度很快，关于深拷贝还是浅拷贝，我这里不给大家做试验了，直接做结论:
- Arrays.copyOf 方法内部使用System.arraycopy
- System.arraycopy是native方法。
- System.arraycopy 重新创建了数组，在这一层面是深拷贝。但是数组内的元素是浅拷贝。说白了，如果old数组里面有一个Student对象，拷贝到新数组里其实是一个指向这个对象的指针，只是把指针拷贝了过去。
结语
好了好了，这个ArrayList我实在不知道怎么写，感觉没什么东西可以写，内部就是一个数组，然后新增的时候回自动调用Arrays.copyOf扩容。也可以手动扩容。 Over,Have a good day !
