[Java]JDK1.8 ArrayList源码剖析（一）

类中常用到的变量和方法：

1. int DEFAULT_CAPACITY=10：默认容量大小，自动扩容时用到，而非构造时指定为容量大小
2. Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}：空的数组
3. Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};：空的数组
4. Object[] elementData：实际保存数据的地方
5. int size：ArrayList的size（即包含的元素的个数）
6. modCount：记录ArrayList修改的次数
7. System.arraycopy()：（arrayList的增删方法都是基于这个方法实现）
   
   1. System提供了一个静态方法arraycopy(),我们可以使用它来实现数组之间的复制。
   2. 这是一个native方法。
   3. 其函数原型是：public static void (Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length)，src:源数组； srcPos:源数组要复制的起始位置；dest:目的数组； destPos:目的数组放置的起始位置； length:复制的长度。注意：src and dest都必须是同类型或者可以进行转换类型的数组．
   4. 这个函数可以实现自己到自己复制，比如：int[] fun ={0,1,2,3,4,5,6}; System.arraycopy(fun,0,fun,3,3);则结果为：{0,1,2,0,1,2,6};实现过程是这样的，先生成一个长度为length的临时数组,将fun数组中srcPos 到srcPos+length-1之间的数据拷贝到临时数组中，再执行System.arraycopy(临时数组,0,fun,3,3).

类的实现

1. 继承关系： 继承自AbstractList类 实现了List接口、Serializable接口、Cloneable接口、RandomAccess接口
2. 默认初始长度为10，若实例化时未指定初始大小，则使用默认初始长度
3. 构造方法：
   
   1. 类中有一个Object[] elementData对象用于保存数据；
   2. 指定初始长度length：
      
      1. 若length>0，则用一个长度为size的Object类型的数组来实例化elementData；
      2. 若length=0，则将elementData指向一个长度为0的Object类型的常量数组；
      3. 若length<0，则抛出IllegalArgumentException异常。
   3. 不指定初始长度length，即使用默认构造方法：将elementData指向一个长度为0的Object类型的常量数组，与length=0时指向的是不同对象；
   4. 使用Collection对象c来构造：
      
      1. 将elementData指向c.toArray()，c.toArray()方法返回的是一个Object[]对象
      2. 若elementData.length等于零，则将elementData指向一个长度为0的Object类型的常量数组，（与用length=0来实例化对象相同）
      3. 若elementData.length不等于零：
         
         1. c.toArray()返回的对象可能不是Object[]对象（错误代码是6260652），因为父类实例的具体类型，实际上是取决于在 new 时，我们所使用的子类类型
         2. 若c.toArray()返回的不是Object[]对象， 则将elementData指向Arrays.copyOf(elementData.toArray, size, Object[].class);
4. trimToSize()：将对象中elementData属性对象的大小设置为ArrayList实际的大小（初始设置的和动态增长的多余容量将会被删除掉），如下图，在执行trimToSize前elementData的长度为10，但al中实际元素个数为5，在执行trimToSize方法后，删除了elementData多余的长度
5. grow(int minCapacity)：对elementData进行扩容，（至少增加minCapacity）
6. indexOf(Object o)：for循环遍历elementData，找到与o相等的元素便返回下标。未找到则返回-1
7. lastIndexOf(Object o)：从尾到头for循环遍历elementData，找到与o相等的元素便返回下标。未找到则返回-1；
8. clone()：返回这个ArrayList的浅拷贝（该元素本身不被复制）
9. T[] toArray(T[] a)：以正确的顺序（从第一个元素到最后一个元素）返回一个包含这个列表中所有元素的数组。 返回数组的运行时类型是指定数组的运行时类型。 如果列表符合指定的数组，则返回其中。 否则，将使用指定数组的运行时类型和此列表的大小分配一个新数组。如果列表符合指定的数组并有空余空间（即数组的元素多于列表的元素），那么紧跟在集合结束之后的数组元素被设置为null 。 （如果调用者知道列表中没有包含任何空元素，这对确定列表的长度是很有用的。）
10. add(int index, E element) ：在指定下标处增加元素
    
    1. 先使用rangeCheckForAdd(int index)检查下标合法性，index>size || index < 0，则抛出IndexOutOfBoundsException
    2. 再使用ensureCapacityInternal（size + 1）增加elementData的容量
    3. System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,size - index);
    4. elementData[index] = element;
    5. size++;
11. public E remove(int index)：将指定下标的后续元素向左移一位，然后删除列表中最后一个元素。

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 workreturn oldValue;

12 . boolean remove(Object o)：删除list中第一个和o相等的元素
13. boolean addAll(Collection<? extends E> c) ：将c中的所有元素添加到list中

Object[] a = c.toArray();int numNew = a.length;ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCountSystem.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);size += numNew;return numNew != 0;

14.boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)：在指定下标出增加c中的所有元素，原list中index处及后续元素依次后移至c集合元素之后

rangeCheckForAdd(index);Object[] a = c.toArray();int numNew = a.length;ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCountint numMoved = size - index;if (numMoved > 0)    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew, numMoved);System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);size += numNew;return numNew != 0;

15.void removeRange(int fromIndex, int toIndex)：从list中按范围删除

modCount++;int numMoved = size - toIndex;System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex, numMoved);// clear to let GC do its workint newSize = size - (toIndex-fromIndex);for (int i = newSize; i < size; i++) {   elementData[i] = null;}size = newSize;

16.boolean retainAll(Collection<?> c)：调用boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement)方法执行批量删除所有不存在于c中的元素
17.boolean removeAll(Collection<?> c)：调用boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement)方法执行批量删除所有存在于c中的元素

18.boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement)：complement用于标识是删除还是保留存在于c中的元素，complement==true是（16），否则是（17）

final Object[] elementData = this.elementData;int r = 0, w = 0;boolean modified = false;try {    for (; r < size; r++)        if (c.contains(elementData[r]) == complement)            elementData[w++] = elementData[r];} finally {    // Preserve behavioral compatibility with AbstractCollection,    // even if c.contains() throws.    if (r != size) {        System.arraycopy(elementData, r,                         elementData, w,                         size - r);        w += size - r;    }    if (w != size) {        // clear to let GC do its work        for (int i = w; i < size; i++)            elementData[i] = null;        modCount += size - w;        size = w;        modified = true;    }}return modified;

19.void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s):将 ArrayList 实例的状态保存为一个流（即序列化它）

int expectedModCount = modCount;s.defaultWriteObject();// Write out size as capacity for behavioural compatibility with clone()s.writeInt(size);// Write out all elements in the proper order.for (int i=0; i<size; i++) {    s.writeObject(elementData[i]);}if (modCount != expectedModCount) {    throw new ConcurrentModificationException();}

20.readObject(java.io.ObjectInputStream s)

elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;// Read in size, and any hidden stuffs.defaultReadObject();// Read in capacitys.readInt(); // ignoredif (size > 0) {    // be like clone(), allocate array based upon size not capacity    int capacity = calculateCapacity(elementData, size);    SharedSecrets.getJavaOISAccess().checkArray(s, Object[].class, capacity);    ensureCapacityInternal(size);    Object[] a = elementData;    // Read in all elements in the proper order.    for (int i=0; i<size; i++) {        a[i] = s.readObject();    }}

21.List<E> subList(int fromIndex, int toIndex)：返回一个子List

subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size); //下标检查return new SubList(this, 0, fromIndex, toIndex);//SubList是一个于ArrayList相似的内部类