Java List 之 ArrayList (JDK1.8) 学习笔记

zycode
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Java 集合框架之 List 系列

ArrayList 学习总结 - 基于JDK1.8

ps：所有总结均是个人查看源码手写总结，未借鉴其他博客，转发请标明出处

ArrayList 继承关系图：

上级接口：List，Cloneable，RandomAccess，Serializable
上级抽象类：AbstractList

先说ArrayList的属性：
transient Object[] elementData：
ArrayList底层实现，Object数组, transient使其不参与序列化反序列化

int size: 记录数组的实际使用个数

int DEFAULT_CAPACITY = 10：默认初始容量，当调用无参构造方法后，使用add时方法会使用

需要区分以下两个数组的区别，在不同场景中使用不同
Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}：
调用有参构造方法传0时，以及调用参数为Collection的构造方法,但该对象元素个数为0时，设置elementData为该空对象数组

Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}：
调用无参构造方法时会设置elementData为该值

接下来说构造方法：

无参构造方法

public ArrayList() {
        //  设置elementData为此空对象数组
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}

设置ArrayList初始容量的构造方法

public ArrayList(int initialCapacity) {
       if (initialCapacity > 0) {
           // 当参数大于0时直接创建对应大小的Object数组
           this.elementData = new Object[initialCapacity];
       } else if (initialCapacity == 0) {
           // 将底层数组设置为此空对象数组
           this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
       } else {
           // 参数小于0时抛出异常
           throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                              initialCapacity);
       }
   }

传入Collection对象的有参构造方法，将该对象的元素添加到ArrayList中

public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        // 将参数转为Object对象数组
        Object[] a = c.toArray();
        if ((size = a.length) != 0) {
            // 参数元素不为0时如果参数是ArrayList对象则让elementData直接指向该对象数组
            if (c.getClass() == ArrayList.class) {
                elementData = a;
            } else {
                // 否则将该参数元素拷贝到elementData中
                // Arrays.copyOf()也是使用了System.arraycopy()，后者为native方法
                elementData = Arrays.copyOf(a, size, Object[].class);
            }
        } else {
            // 当该参数元素为0时设置elementDat为此空对象数组
            elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    }

add(E e)方法执行流程简述：
1.调用ensureCapacityInternal方法，将数组实际容量size + 1后传入该方法
2.调用calculateCapacity方法，计算需要的容量，如果之前构造函数是使用的无参构造，那么会返回DEFAULT_CAPACITY = 10，否则返回的就是之前的size + 1
3.调用ensureExplicitCapacity方法，参数为10 或者 size + 1
4.如果是之前调用的无参构造函数并返回10作为参数进行此方法调用时，必定会直接走到下一步-扩容
5.不然的话会判断size + 1与elementData数组大小，若容量不够，则调用grow进行扩容
6.若容量够，则会返回ensureCapacityInternal方法，执行赋值操作
7.容量不够时调用grow方法进行扩容
8.grow执行流程：按旧数组扩容1.5倍，调用Array.copyOf方法进行拷贝
9.执行elementData(size++) = e, 完成赋值
由于此处代码比较简单，就不上传源码了

add(int index, E element)方法执行流程简述：
在指定位置添加元素，与上一个方法不同之处1: 插入前要判断插入下标是否没有越界，2:扩容之后调用Sysetm.arraycopy方法进行数组拷贝

remove(Object o)方法简述
o为null时从0至size-1判断元素是否为null，遇到第一个null时删除该元素然后退出返回true，否则返回false，非null时则调用equals方法进行判断，后续操同null元素判断

iterator()和listIterator()
ArrayList本身也是实现了iterator方法的，实现原理和AbstractList类似，通过内部类。同时也实现了ListIterator方法，可以实现从后往前迭代ArrayList集合

总结： ArrayList底层实现实际是使用了对象数组，所以它是可以实现随机存取的，读取效率高，在指定位置插入和删除元素的效率低（因为需要挪动其他元素），非线程安全，是快速失败的，不可在循环中通过自身的remove方法删除元素，单线程情况下可以使用iterator对象的remove方法删除元素，多线程情况下则需要对迭代器加锁

推荐:： 使用stream流操作集合会使得代码量减少很多

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