工作快一年了，近期打算研究一下JDK的源码
- ArrayList 是一个数组队列，相当于动态数组。与Java中的数组相比，它的容量能动态增长。它继承于AbstractList，实现了List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable这些接口。
- ArrayList 继承了AbstractList，实现了List。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。
- ArrayList 实现了RandmoAccess接口，即提供了随机访问功能。RandmoAccess是java中用来被List实现，为List提供快速访问功能的。在ArrayList中，我们即可以通过元素的序号快速获取元素对象；这就是快速随机访问。
- ArrayList 实现了Cloneable接口，即覆盖了函数clone()，能被克隆。
- ArrayList 实现java.io.Serializable接口，这意味着ArrayList支持序列化，能通过序列化去传输，包括网络传输与本地文件序列化。
- 和Vector不同，ArrayList中的操作不是线程安全的！所以，建议在单线程中才使用ArrayList，而在多线程中建议选择CopyOnWriteArrayList，当然Vector也可以，但不建议使用。
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ArrayList的UML图
ArrayList的UML图
ArrayList的成员变量及其含义
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
/**
* ArrayList默认初始大小为10.
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/**
* 默认的空值数组
*/
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* 当ArrayList不传参数时，elementData默认初始化成DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
*/
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* 实现ArrayList的object数组<br><br/>
* transient关键字扫盲，在实现Serilizable接口后，将不需要序列化的属性前添加关键字transient，序列化对象的时候，这个属性就不会序列化到指定的目的地中
*/
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
/**
* ArrayList的大小
*/
private int size;
/**
* 构造一个初始容量的数组
*/
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);
}
}
/**
* 初始化一个size为10的空值ArrayList.
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
/**
* 按照集合迭代器返回的顺序构造包含指定集合元素的列表。
*/
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;
}
}
}
聊聊ArrayList的主要方法实现
/**
* 获取ArrayList对应下标的元素，时间复杂度为O(1).
*/
public E get(int index) {
// 检查数组下标越界问题
rangeCheck(index);
return elementData(index);
}
/**
* 将对应下标的元素更新成现在的值
*/
public E set(int index, E element) {
// 检查数组下标越界问题
rangeCheck(index);
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
/**
* ArrayList中追加新值.
*/
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
/**
* 在ArrayList的指定下标下添加值，时间复杂度为O(n)
*/
public void add(int index, E element) {
rangeCheckForAdd(index);
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}
/**
* 移除指定下标的值，时间复杂度为O(1)。
*/
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;
}
/**
* 移除指定值，时间复杂度为O(n)。
*/
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;
}
/**
* Increases the capacity of this <tt>ArrayList</tt> instance, if
* necessary, to ensure that it can hold at least the number of elements
* specified by the minimum capacity argument.
*
* @param minCapacity the desired minimum capacity
*/
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)
// any size if not default element table
? 0
// larger than default for default empty table. It's already
// supposed to be at default size.
: DEFAULT_CAPACITY;
if (minCapacity > minExpand) {
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
}
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);
}
/**
* ArrayList的最大长度是2147483639
* The maximum size of array to allocate.
* Some VMs reserve some header words in an array.
* Attempts to allocate larger arrays may result in
* OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
*/
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
/**
* 用于ArrayList扩容的方法，扩容的策略是int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)，即每次扩容是原来长度的1.5倍
* 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);
}
动手实现ArrayList
由于代码过长，故不在此处一一贴出来，感兴趣的小伙伴可以到我的github查看[github]: github.com/haifeiWu/in…
小结
关于ArrayList的源码，给出几点比较重要的总结：
1、注意其三个不同的构造方法。无参构造方法构造的ArrayList的容量默认为10，带有Collection参数的构造方法，将Collection转化为数组赋给ArrayList的实现数组elementData。
2、注意扩充容量的方法ensureCapacity。ArrayList在每次增加元素（可能是1个，也可能是一组）时，都要调用该方法来确保足够的容量。当容量不足以容纳当前的元素个数时，就设置新的容量为旧的容量的1.5倍，如果设置后的新容量还不够，则直接新容量设置为传入的参数（也就是所需的容量），而后用Arrays.copyof()方法将元素拷贝到新的数组（见下面的第3点）。从中可以看出，当容量不够时，每次增加元素，都要将原来的元素拷贝到一个新的数组中，非常耗时，所以建议在事先能确定元素数量的情况下，使用ArrayList
3、ArrayList的实现中大量地调用了Arrays.copyof()和System.arraycopy()方法。我们有必扒一下这两个方法的代码实现。
public static <T> T[] copyOf(T[] original, int newLength) {
return (T[]) copyOf(original, newLength, original.getClass());
}
很明显调用了另一个copyof方法，该方法有三个参数，最后一个参数指明要转换的数据的类型，其源码如下：
public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {
@SuppressWarnings("unchecked")
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;
}
从代码里面可以看出，copyOf方法实际上是在其内部又创建了一个长度为newlength的数组，然后调用System.arraycopy()方法，将原来数组中的元素复制到了新的数组中。
下面来看System.arraycopy()方法。该方法被标记了native，调用了系统的C/C++代码，在JDK中是看不到的，在这里就不再做更深入的了解，不过按照JDK的一贯做法，使用系统的C/C++代码来复制数组效率上来说肯定是没问题的。
4、ArrayList基于数组实现，可以通过下标索引直接查找到指定位置的元素，因此查找效率高，但每次插入或删除元素，就要大量地移动元素，插入删除元素的效率低。
5、在查找给定元素索引值等的方法中，源码都将该元素的值分为null和不为null两种情况处理，因此看来，ArrayList中是允许元素为null。
