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一个大腹便便的身穿格子衫的秃头老，缓缓的想你走来，心想看到这头秃的，就几根了，怎么也得顶级架构师吧！但是咱也是看过源码的人，不虚他！那么我们就开始今天的ArrayList旅程把！
小伙子，今天我就来考考你ArryList，看看你到底是骡子是🐎！
好嘞，那今天就看我的表现吧！（尼玛，你才是骡子，老子是🐎）！
秃头老：ArrayList知道吧，工作中经常用的集合，你来简单的介绍一下
我：首先ArrayList底层是用Object[]数组来实现的，可以实现动态增长；其次通过看源码我们可以得知它继承了AbstractList，实现了List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable，其中List代表他是一个集合，RandomAccess是支持快速随机访问，Cloneable覆盖了clone方法，能被克隆，Serializable代表可以进行序列化传输。
秃头老：那你知道ArrayList和Vector的区别吗？（哎呦小伙子，还看过源码呀，来来接着靠你，不考到你不会，今天就不结束！）
我：ArrayList和Vector都是List的实现类，底层都是Object[]数组实现的，区别就是ArrrayList是线程不安全的，而Vector是线程安全的！
（这才哪跟哪，给我整点难的！）
秃头老：那你再说说ArrayList和LinkedList的区别！
我：（劳资给你分点说，让你看看有多细！）
1、从底层实现上来说，A（ArrayList）是通过Object[]存储的，L（LinkedList）是通过双向链表存储的（JDK1.6是循环链表，JDK1.7就变成了双向链表）
2、从线程安全性来说，A和L都是线程不安全的！
3、从快速随机访问来说，A是支持快速随机访问的，L不支持，相当于遍历数组
4、从插入删除是否受位置影响来说，A如果在末尾插入删除时间复杂度为O（1），如果在第i个位置插入删除，则需要移动元素，时间复杂度为O（n-i）,L在末尾插入和删除都是O（1），如果**指定位置的话是O（n）**需要先查找在插入删除！
5、从内存空间占用来说，A浪费主要在结尾都有一部分的预留空间，L主要是每个元素都比A占的空间大，因为需要直接前驱和直接后继！
秃头老：小伙子，看来确实是做过一些功课呀，那既然你看过源码，说说ArrayList的构造函数吧（老子要给挖坑了，准备给我跳进去！）
我：（TM的想问扩容机制，我早看透了！）
构造函数有两种，一种是无参构造，一种是有参构造。无参构造的话默认是赋值一个空对象，只有添加第一个元素的时候才会初始化容量为10的数组；有参构造有两个，一种是指定数组大小的，根据数组大小来初始化A，一种是传一个集合，把集合添加到数组中！
哝，来瞅瞅源码！
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* 无参构造，默认是空数组，当添加第一个元素，初始化容量为10的数组
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
/**
*
* 创建的时候指定集合大小
* @param initialCapacity the initial capacity of the list
* @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity
* is negative
*/
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);
}
}
/**
* 把集合放到ArrayList中
*
* @param c the collection whose elements are to be placed into this list
* @throws NullPointerException if the specified collection is null
*/
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
// 把集合转换成数组
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;
}
}
秃头老：既然你知道默认无参构造只有添加元素的时候才会初始化容量为10的数组，那它是什么实现的那？
我：（C）这个就说来话长了，那我们首先需要知道三大方法ensureCapacityInternal(int minCapacity)，ensureExplicitCapacity(int minCapacity)，grow(int minCapacity)，我们从add(E e)方法说起
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
很简单，先调用了ensureCapacityInternal(size + 1)，当我们第一次添加元素的时候参数为size+1=1。
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
// 计算数组所需最小容量
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
通过上面不难看出，因为第一次添加元素的时候elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA为true，就会把DEFAULT_CAPACITY（10）和minCapacity（1）来比较，从而返回10，这就把数组大小定了。
// 判断数组是否需要扩容
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
此时minCapcity为10，elementData.length为0（空list，第一次添加），符合条件则进行扩容，我们在想当第二次添加的时候minCapacity为2，所以不会进行扩容，知道添加第11个元素的时候才会扩容！
// 数组扩容
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code 老数组长度
int oldCapacity = elementData.length;
// 扩容1.5倍
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
// 扩容后的大小 小于 所需最小容量，则扩容大小为 所需最小容量
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
// 扩容后大小 大于 最大长度
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// 数组扩容
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
通过grow我们看出每次扩容1.5倍，当第一次添加的时候，oldCapacity = 0，newCapacity = 0，newCapacity - minCapacity < 0（0 -10）成立，所以newCapacity为10。
补充：
// 最大扩容大小
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
简单的来说，就是当添加第一个元素的时候，先调用ensureCapacityInternal判断是不是DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，是的话则把minCapacity该为10，调用ensureExplicitCapacity来进行grow，如果第一次扩容则会把扩容大小为minCapacity（10）结束！
秃头老：还不错哦，小伙子，那你有没有发现源码中有引起你注意的方法？（小崽子有点东西哦！）
我：（MD，还问，扩容机制都给你讲的明明白白的了！）
确实有哦，源码中经常用到System.arraycopy() 和 Arrays.copyOf() 方法，这两个都是复制数组，区别就是后者会返回一个新的数组，前者复制到目标数组当中，我们看一下源码
// native 方法
// src:原数组 srcPos:原数组开始复制位置
// dest:目标数组 destPos:开始复制的位置
// length:复制的长度
public static native void arraycopy(Object src, int srcPos,
Object dest, int destPos,
int length);
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);
// 把原始数组的值从0开始，复制到copy数组当中，从0开始，长度为最小长度
System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
Math.min(original.length, newLength));
return copy;// 返回一个新的数组
}
我们再来看看使用场景（指定位置添加元素）：
public void add(int index, E element) {
// 判断是否越界
rangeCheckForAdd(index);
// 是否需要扩容
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
// 移动数组位置
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
// 指定位置赋值
elementData[index] = element;
// 数组大小+1
size++;
}
秃头老：（这小伙子肚子还是有点东西的！）那你有没有发现ensureCapacity()这个方法没有被内部调用，知道这个方法有什么用嘛？
我：（老东西，还TMD的问，没玩了，你给我等着哦！）
发现了哦，这个方法主要是为了当有大量数据插入的时候，先调用这个方法进行扩容，因为大量数据插入会递增式的调用扩容，这个是事先给我们扩容一个比较适合的大小，节省了大量时间！
// 根据最小扩容，来判断是否需要扩容
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);
}
}
举例说明：
ArrayList<Object> arrayList = new ArrayList<>();
final int N = 1000000;
long startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i = 0; i < N; i++) {
arrayList.add(i);
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("不使用EnsureCapacity的时间：" + (endTime - startTime));// 3015
ArrayList<Object> arrayList = new ArrayList<>();
final int N = 10000000;
long startTime = System.currentTimeMillis();
arrayList.ensureCapacity(N);
for (int i = 0; i < N; i++) {
arrayList.add(i);
}
long endTime = System.currentTimeMillis();
System.out.println("使用EnsureCapacity的时间：" + (endTime - startTime));// 2690
感谢大家的阅读，我是Alson_Code🆒，一个喜欢把简单问题复杂化，把复杂问题简单化的程序猿！ ❤
参考文章：Guide哥的Java学习
