ArrayList Java实现

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文章分类:java编程

arraylist是list接口的一个可变长数组实现。实现了所有list接口的操作,并允许存储null值。除了没有进行同 步,arraylist基本等同于vector。在vector中几乎对所有的方法都进行了同步,但arraylist仅对writeobject和 readobject进行了同步,其它比如add(object)、remove(int)等都没有同步。

1.存储

arraylist使用一个object的数组存储元素。

private transient object elementdata[];

arraylist实现了java.io.serializable接口,这儿的transient标示这个属性不需要自动序列化。下面会在writeobject()方法中详细讲解为什么要这样作。

 

2.add和remove

java代码 

public boolean add(object o) {  

ensurecapacity(size + 1); // increments modcount!!  

elementdata[size++] = o;  

return true;  

}  

 

 

注意这儿的ensurecapacity()方法,它的作用是保证elementdata数组的长度可以容纳一个新元素。在“自动变长机制”中将详细讲解。

java代码 

public object remove(int index) {  

rangecheck(index);  

modcount++;  

object oldvalue = elementdata[index];  

int nummoved = size - index - 1;  

if (nummoved > 0)  

system.arraycopy(elementdata, index+1, elementdata, index,  

nummoved);  

elementdata[--size] = null; // let gc do its work  

return oldvalue;  

}  

 

 

rangecheck()的作用是进行边界检查。由于arraylist采用一个对象数组存储元素,所以在删除一个元素时需要把后面的元素前移。删除一个元素时只是把该元素在elementdata数组中的引用置为null,具体的对象的销毁由垃圾收集器负责。

modcount的作用将在下面的“iterator()中的同步”中说明。

注: 在前移时使用了system提供的一个实用方法:arraycopy(),在本例中可以看出system.arraycopy()方法可以对同一个数组进 行操作,这个方法是一个native方法,如果对同一个数组进行操作时,会首先把从源部分拷贝到一个临时数组,在把临时数组的元素拷贝到目标位置。

 

3.自动变长机制

在实例化一个arraylist时,你可以指定一个初始容量。这个容量就是elementdata数组的初始长度。如果你使用:

arraylist list = new arraylist();

则使用缺省的容量:10。

public arraylist() {

this(10);

}

arraylist提供了四种add()方法,

java代码 

public boolean add(object o)  

 

public void add(int index, object element)  

 

public boolean addall(collection c)  

 

public boolean addall(int index, collection c)  

 

 

在每一种add()方法中,都首先调用了一个ensurecapacity(int minicapacity)方法,这个方法保证elementdata数组的长度不小于minicapacity。arraylist的自动变长机制就是在这个方法中实现的。

java代码 

public void ensurecapacity(int mincapacity) {  

modcount++;  

int oldcapacity = elementdata.length;  

if (mincapacity > oldcapacity) {  

object olddata[] = elementdata;  

int newcapacity = (oldcapacity * 3)/2 + 1;  

if (newcapacity

 

从这个方法实现中可以看出arraylist每次扩容,都扩大到原来大小的1.5倍。

每种add()方法的实现都大同小异,下面给出add(object)方法的实现:

java代码 

public boolean add(object o) {  

ensurecapacity(size + 1); // increments modcount!!  

elementdata[size++] = o;  

return true;  

}  

 

 

4.iterator()中的同步

在父类abstractlist中定义了一个int型的属性:modcount,记录了arraylist结构性变化的次数。

protected transient int modcount = 0;

在arraylist的所有涉及结构变化的方法中都增加modcount的值,包括:add()、remove()、addall()、removerange()及clear()方法。这些方法每调用一次,modcount的值就加1。

注:add()及addall()方法的modcount的值是在其中调用的ensurecapacity()方法中增加的。

abstractlist中的iterator()方法(arraylist直接继承了这个方法)使用了一个私有内部成员类itr,生成一个itr对象(iterator接口)返回:

public iterator iterator() {

return new itr();

}

itr实现了iterator()接口,其中也定义了一个int型的属性:expectedmodcount,这个属性在itr类初始化时被赋予arraylist对象的modcount属性的值。

int expectedmodcount = modcount;

注:内部成员类itr也是arraylist类的一个成员,它可以访问所有的abstractlist的属性和方法。理解了这一点,itr类的实现就容易理解了。

在itr.hasnext()方法中:

public boolean hasnext() {

return cursor != size();

}

调用了abstractlist的size()方法,比较当前光标位置是否越界。

在itr.next()方法中,itr也调用了定义在abstractlist中的get(int)方法,返回当前光标处的元素:

java代码 

public object next() {  

try {  

object next = get(cursor);  

checkforcomodification();  

lastret = cursor++;  

return next;  

} catch(indexoutofboundsexception e) {  

checkforcomodification();  

throw new nosuchelementexception();  

}  

}  

 

注意,在next()方法中调用了checkforcomodification()方法,进行对修改的同步检查:

java代码 

final void checkforcomodification() {  

if (modcount != expectedmodcount)  

throw new concurrentmodificationexception();  

}  

 

现 在对modcount和expectedmodcount的作用应该非常清楚了。在对一个集合对象进行跌代操作的同时,并不限制对集合对象的元素进行操 作,这些操作包括一些可能引起跌代错误的add()或remove()等危险操作。在abstractlist中,使用了一个简单的机制来规避这些风险。 这就是modcount和expectedmodcount的作用所在。

5.序列化支持

arraylist实现了java.io.serializable接口,所以arraylist对象可以序列化到持久存储介质中。arraylist的主要属性定义如下:

private static final long serialversionuid = 8683452581122892189l;

private transient object elementdata[];

private int size;

可 以看出serialversionuid和size都将自动序列化到介质中,但elementdata数组对象却定义为transient了。也就是说 arraylist中的所有这些元素都不会自动系列化到介质中。为什么要这样实现?因为elementdata数组中存储的“元素”其实仅是对这些元素的 一个引用,并不是真正的对象,序列化一个对象的引用是毫无意义的,因为序列化是为了反序列化,当你反序列化时,这些对象的引用已经不可能指向原来的对象 了。所以在这儿需要手工的对arraylist的元素进行序列化操作。这就是writeobject()的作用。

java代码 

private synchronized void writeobject(java.io.objectoutputstream s)  

throws java.io.ioexception{  

// write out element count, and any hidden stuff  

s.defaultwriteobject();  

// write out array length  

s.writeint(elementdata.length);  

// write out all elements in the proper order.  

for (int i=0; i

 

这样元素数组elementdata中的所以元素对象就可以正确地序列化到存储介质了。

对应的readobject()也按照writeobject()方法的顺序从输入流中读取:

java代码 

private synchronized void readobject(java.io.objectinputstream s)  

throws java.io.ioexception, classnotfoundexception {  

// read in size, and any hidden stuff  

s.defaultreadobject();  

// read in array length and allocate array  

int arraylength = s.readint();  

elementdata = new object[arraylength];  

// read in all elements in the proper order.  

for (int i=0; i

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