ArrayList详解，源码解读

大家好，最近开始我要写博客了，欢迎大家查阅探讨，欢迎评论，希望打架大家一起共同进步！
我准备先从集合框架开始入手，对其中经常用的集合类进行讲解。本节讲解ArrayList。
下面为目录：

List接口

List接口为Collection直接接口。List所代表的是有序的Collection，即它用某种特定的插入顺序来维护元素顺序。存储有序的，可以重复 、可以为 null 的元素.

新增的方法：
删除：remove(int index)
改：set(int index,Object obj)、List subList(int fromIndex, int toIndex) （返回左闭右开子集合）
查：get(int index)、int indexOf(Object obj)、int lastIndexOf(Object obj)、
增：add(int index,Object obj)

ArrayList

首先我们来看ArrayList，它是线性表用顺序存储结构（具体为数组）实现
线性表中的顺序表
下面是具体内容：

1、数据结构

底层使用数组(内部是用Object[]实现的) ArrayList是List接口的（底层使用数组）可变数组的实现。其容量能自动增长，类似于C语言中的动态申请内存，动态增长内存。源码定义如下：

2、构造方法

ArrayList提供了三种方式的构造器：

第一种，构造一个指定初始容量的空列表

第二种 构造一个默认初始容量为10的空列表

第三种 根据集合的迭代器返回的顺序构造包含指定集合元素的列表。

3、存储数据

ArrayList提供了5种存储数据的方法：

set(int index, E element)(替换）
add(E e)（会添加到尾部）
add(int index, E element)(元素插入到指定位置）
addAll(Collection

4、方法源码讲解

下面介绍一些方法的源码，还有需要探讨的方法，请跟我联系

set(int index, E element)(替换）

源码解读:
先是检查索引是否在size大小范围内
取得替换的值作为返回值
再完成替换
然后返回替换的值

get(int index) 读取

add(int index,Object obj) 增加 元素插入到指定位置

检查索引是否在范围内
然后如果大小不够，+1扩容，底层是数组复制(所以如果插入大量值，一定要指定初始容量，不然很费内存)
插入，size大小+1

List subList(int fromIndex, int toIndex) （返回左闭右开子集合）

subListRangeCheck方法是判断fromIndex、toIndex是否合法，如果合法就直接返回一个subList对象，注意在产生该new该对象的时候传递了一个参数 this ，该参数非常重要，因为他代表着原始list。
可以从SubList源码看出，所有操作都是操作parentList
即subList返回的SubList同样也是AbstractList的子类，同时它的方法如get、set、add、remove等都是在原列表上面做操作，它并没有像subString一样生成一个新的对象。所以subList返回的只是原列表的一个视图，它所有的操作最终都会作用在*原列表*上。

subList生成子列表后，不要试图去操作原列表，否则会造成子列表的不稳定而产生异常

List<Integer> list3 = new ArrayList<Integer>();     list3.add(2);     list3.add(3);     // 通过subList生成一个与list1一样的列表list3     List<Integer> list4 = list3.subList(0, list3.size());     // 修改list3     list3.add(3);     System.out.println("list3'size：" + list3.size());     System.out.println("list4'size：" + list4.size());

结果为
false
true
fail-fast机制：list3就抛出ConcurrentModificationException异常
我们来看SubList的size方法，size方法首先会通过checkForComodification()验证，然后再返回this.size

该方法表明当原列表的modCount与this.modCount不相等时就会抛出ConcurrentModificationException。
同时我们知道modCount 在new的过程中 “继承”了原列表modCount，只有在修改该列表（子列表）时才会修改该值（先表现在原列表后作用于子列表）。而在该实例中我们是操作原列表，原列表的modCount当然不会反应在子列表的modCount上啦，所以才会抛出该异常。
对于子列表视图，它是动态生成的，生成之后就不要操作原列表了，否则必然都导致视图的不稳定而抛出异常。最好的办法就是将原列表设置为只读状态，要操作就操作子列表.
下面是检查修改的源码：

推荐使用subList处理局部列表
在开发过程中我们一定会遇到这样一个问题：获取一堆数据后，需要删除某段数据。例如，有一个列表存在1000条记录，我们需要删除100-200位置处的数据，可能我们会这样处理：

for(int i = 0 ; i < list1.size() ; i++){  if(i >= 100 && i <= 200){      list1.remove(i);    

当然这段代码存在问题，list remove之后后面的元素会填充上来，所以需要对i进行简单的处理，当然这个不是这里讨论的问题。
这个应该是我们大部分人的处理方式吧，其实还有更好的方法，利用subList，子列表的操作都会反映在原列表上。所以下面一行代码全部搞定：

list1.subList(100, 200).clear();

简单而不失华丽！！！！！

5、ArrayList的扩容机制

ArrayList的扩容机制是比较消耗资源的。

源码解读：
//当前需要的长度超过了数组长度，进行扩容处理
//新的容量 = 旧容量 * 1.5 + 1
hugeCapacity(minCapcity)方法是确保最大容量为一定，如果大于最大，就等于最大。
最大值为： Integer.MAX_VALUE-8

//数组拷贝，生成新的数组
ArrayList每次新增一个元素，就会检测ArrayList的当前容量是否已经到达临界点，如果到达临界点则会扩容1.5倍。
然而ArrayList的扩容以及数组的拷贝生成新的数组是相当耗资源的。
所以若我们事先已知集合的使用场景，知道集合的大概范围，我们最好是指定初始化容量，
这样对资源的利用会更加好，尤其是大数据量的前提下，效率的提升和资源的利用会显得更加具有优势。请为集合指定初始容量

6、Fail-Fast机制

Fail-Fast机制 , “快速失败”也就是fail-fast，它是Java集合的一种错误检测机制
在迭代器创建之后，如果从结构上对映射进行修改，除非通过迭代器本身的 remove 方法，其他任何时间任何方式的修改，迭代器都将抛出ConcurrentModificationException。因此，面对并发的修改，迭代器很快就会完全失败，而不冒在将来不确定的时间发生任意不确定行为的风险。

从上面的源代码我们可以看出，ArrayList中无论add、remove、clear方法只要是涉及了改变ArrayList元素的个数的方法都会导致modCount的改变。所以我们这里可以初步判断由于expectedModCount 得值与modCount的改变不同步，导致两者之间不等从而产生fail-fast机制。知道产生fail-fast产生的根本原因了，我们可以有如下场景：

有两个线程（线程A，线程B），其中线程A负责遍历list、线程B修改list。线程A在遍历list过程的某个时候（此时expectedModCount = modCount=N），线程启动，同时线程B增加一个元素，这是modCount的值发生改变（modCount + 1 = N + 1）。线程A继续遍历执行next方法时，通告checkForComodification方法发现expectedModCount = N ，而modCount = N + 1，两者不等，这时就抛出ConcurrentModificationException 异常，从而产生fail-fast机制。

7、内存结构: