Java常见集合框架(三)：List之List、AbstractList 、ArrayList

List结构图

1.List

public abstract interface List extends Collection

•   有序、允许有重复元素、值可为NULL。用户可以根据元素的整数索引（在列表中的位置）访问元素，并搜索列表中的元素。
•   List 接口在 iterator、add、remove、equals 和 hashCode 方法的协定上加了一些其他约定，超过了 Collection 接口中指定的约定。
•   针对List的add、remove、set推荐使用Iterator进行迭代，否则稍微不注意容易导致fail-fast。

Arrays：操作数组（比如排序和搜索），集合帮助类。

2.AbstractList

publicabstract class AbstractList extends AbstractCollection implements List

•   提供 List 接口的骨干实现，以最大限度地减少实现“随机访问”数据存储（如数组）支持的该接口所需的工作。
•   支持对数据的随机访问，对于连续的访问数据（如链表),应优先使用 AbstractSequentialList，而不是此类。
•   AbstractList的迭代由其内部类Itr实现，其子类通过继承调用父类方法。

 public Iterator<E> iterator() {    return new Itr();//Itr是其内部类    }

3.ArrayList

public class ArrayList extends AbstractList implements List

•   List 接口的大小可变数组的实现。默认初始容量为10，可指定大小。
•   有序、可重复、允许NULL值。
•   非同步，fail-fast。
•   元素以transient Object[]形式存储，适用于快速随机访问元素。
    常用方法如下：

ensureCapacity(int minCapacity): 如有必要，增加此 ArrayList 实例的容量，以确保它至少能够容纳最小容量参数所指定的元素数。

 public void ensureCapacity(int minCapacity) {    modCount++;    int oldCapacity = elementData.length;//获取已有元素数量    if (minCapacity > oldCapacity) {//若最小容量大于已有数量        Object oldData[] = elementData;        int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;//原有容量扩大1.5倍+1            if (newCapacity < minCapacity)//扩容后的容量还小于要求的最小容量，则扩容大小为最小容量        newCapacity = minCapacity;            // minCapacity is usually close to size, so this is a win:            elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);    }    }

addadd(E e): 将指定的元素添加到此列表的尾部。

public boolean add(E e) {    ensureCapacity(size + 1);  // Increments modCount!!    elementData[size++] = e;    return true;    }

从源码中看出，新增步骤大致为三步：
1. 已有集合元素数量+1进行扩容，保证本次新增空间足够。
2. 将指定的元素添加到此列表的尾部
3. 更新已有集合元素数量（+1）

remove(Object o): 移除此列表中首次出现的指定元素（如果存在）。

 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;    }private void fastRemove(int index) {//由于内部方法调用，故不做数据越界检查，默认不会越界        modCount++;        int numMoved = size - index - 1;        if (numMoved > 0)            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,                             numMoved);        elementData[--size] = null; // Let gc do its work    }

从源码中看出移除Object是使用equals进行匹配，匹配成功，fastRemove匹配成功的索引对应元素。匹配不成功，则不执行faseRemove。
fastRemove大致步骤：
1. 计算需要复制的元素数量。
2. 将index+1之后的元素依次向前移动一个位置，复制完成会覆盖掉需要移除的元素，相当于删除操作。
3. 将队尾元素值设为NULL。

set(int index, E element): 用指定的元素替代此列表中指定位置上的元素。

public E set(int index, E element) {    RangeCheck(index);    E oldValue = (E) elementData[index];    elementData[index] = element;    return oldValue; }private void RangeCheck(int index) {    if (index >= size)        throw new IndexOutOfBoundsException(        "Index: "+index+", Size: "+size); }

从源码中看出先进行数组越界检查，通过后，将新集合元素放置到指定索引位置，并返回对应索引的原有元素。

forEach(Consumer action): 遍历元素并进行消费–jdk1.8源码

@Override    public void forEach(Consumer<? super E> action) {        Objects.requireNonNull(action);        final int expectedModCount = modCount;        @SuppressWarnings("unchecked")        final E[] elementData = (E[]) this.elementData;        final int size = this.size;        for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {            action.accept(elementData[i]);        }        if (modCount != expectedModCount) {            throw new ConcurrentModificationException();        }    }

从源码中可以看到对集合元素进行遍历，并进行消费者消费，当遍历时被外部改动过元素，消费终止并抛出ConcurrentModificationException()。