解析java.util集合类源码(ArrayList)

ArrayList 类

List接口下的实现类， 代表长度可以改变的数组，可以对元素进行随机的访问，向ArrayList()中插入与删除元素的速度慢

底层实现是数组，其实就是对数组封装了一些操作，当然这些操作符合List规范，线性方式存储元素，并且元素可以重复

从结构上看ArrayList类，继承了AbstractList抽象类，实现List、RandomAccess、Cloneable、Serializable接口

Collection、AbstractCollection、AbstractList、List在几篇博客都有说。这里不再详细去说

实现Serializable接口启用ArrayList可以序列化的功能

实现Cloneable接口启用ArrayList可以复制的功能

实现RandomAccess表明ArrayList，支持快速（通常是固定时间）随机访问。说白了就是用for(int i =0,i<list.size();i++)比for (Iterator i=list.iterator(); i.hasNext(); )循环的效果好，速度更快

private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;    /**     * The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.     * The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer.     */    private transient Object[] elementData;    /**     * The size of the ArrayList (the number of elements it contains).     *     * @serial     */    private int size;

Object[ ] elementData ，ArrayList底层的封装的数组，用于存储元素，这里elementData被transient修饰，表示在序列化并不序列化此参数，但事实并非如此

一般实现可序列化的方法有两种：

1：实现Serializable接口，序列化时候调用 java.io.ObjectOutputStream的defaultWriteObject方法，将对象序列化，此时被transient修饰的参数不会被序列化

2：实现Serializable接口，并提供writeObject方法，这时在序列化时调用这个方法，而不是上边的java.io.ObjectOutputStream的defaultWriteObject方法，这时候

      被transient修饰的参数是否序列化取决于这个writeObject方法，在ArrayList提供了这个writeObject方法，在序列化时候将Object [] 一起序列化，这个在解析方法时

      候具体说明

int size ，现在ArrayList中元素的个数

public ArrayList(int initialCapacity) {super();        if (initialCapacity < 0)            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+                                               initialCapacity);this.elementData = new Object[initialCapacity];    }

接受带有数组长度参数的构造方法，检查长度合法，初始化数组

public ArrayList() {this(10);    }

声明一个数组长度为10的ArrayList

public ArrayList(Collection<? extends E> c) {elementData = c.toArray();size = elementData.length;// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)if (elementData.getClass() != Object[].class)    elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);    }

接受带有集合参数的构造方法，调用集合c的toArray()方法，返回一个数组(这个数组可能不是Object类型的，转化成Object类型)

public void trimToSize() {modCount++;int oldCapacity = elementData.length;if (size < oldCapacity) {            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);}    }

当每次需要动态分配数组长度的时候，int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1; 新的长度基本上是旧长度的1.5倍+ 1，当数组长度比较大，内存又比较吃紧时候，调用trimToSize方法，将无用的内存释放.

 public void ensureCapacity(int minCapacity) {modCount++;int oldCapacity = elementData.length;if (minCapacity > oldCapacity) {    Object oldData[] = elementData;    int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;        if (newCapacity < minCapacity)newCapacity = minCapacity;            // minCapacity is usually close to size, so this is a win:            elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);}    }

此方法一般在add中被调用，用于检查数组是否够用，若不够动态非配新的数组，minCapacity是当前数组最少需要的长度

modCount++ ，这是与迭代器和子列表保持同步时用到，在上几篇博客中有详细说明

public int size() {return size;    }

返回数组大小，就是ArrayList现在的元素个数

public boolean isEmpty() {return size == 0;    }

size为0 ，没有元素，集合为空

public boolean contains(Object o) {return indexOf(o) >= 0;    }

这里重写了contains方法，在AbstractCollection中用的是Iterator来迭代整个集合，ArrayList 本身实现了RandomAccess接口，用Iterator遍历集合不如使用for(int i=0;i<size();i++)这种方式遍历效率高，这个方法中调用indexOf(Obejct)，其中用的就是上述的遍历方式

public int indexOf(Object o) {if (o == null) {    for (int i = 0; i < size; i++)if (elementData[i]==null)    return i;} else {    for (int i = 0; i < size; i++)if (o.equals(elementData[i]))    return i;}return -1;    }

正序遍历，返回元素在集合中最先出现的位置

public int lastIndexOf(Object o) {if (o == null) {    for (int i = size-1; i >= 0; i--)if (elementData[i]==null)    return i;} else {    for (int i = size-1; i >= 0; i--)if (o.equals(elementData[i]))    return i;}return -1;    }

逆序遍历，返回元素在集合中最后出现的位置

public Object clone() {try {    ArrayList<E> v = (ArrayList<E>) super.clone();    v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);    v.modCount = 0;    return v;} catch (CloneNotSupportedException e) {    // this shouldn't happen, since we are Cloneable    throw new InternalError();}    }

重写clone方法，即使重写了clone方法，也是浅克隆。。。

public Object[] toArray() {        return Arrays.copyOf(elementData, size);    }

返回数组，对数组进行截取，放回的数组是正好包含左右元素的，没有空闲的

public <T> T[] toArray(T[] a) {        if (a.length < size)            // Make a new array of a's runtime type, but my contents:            return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);        if (a.length > size)            a[size] = null;        return a;    }

带有类型的数组和长度的数组，这个数组必须是被初始化的，若这数组不能容纳集合中的元素，返回一个装有集合元素的该类型的数组。可以容纳就将原集合数组复制到a中，

并将这数组的最后一个元素后添加null元素

public E get(int index) {RangeCheck(index);return (E) elementData[index];    }

检查下标越界，返回该位置index的元素

public E set(int index, E element) {RangeCheck(index);E oldValue = (E) elementData[index];elementData[index] = element;return oldValue;    }

更新元素

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

调用ensureCapacityF方法，检查是否还有剩余空间

public void add(int index, E element) {if (index > size || index < 0)    throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+", Size: "+size);ensureCapacity(size+1);  // Increments modCount!!System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);elementData[index] = element;size++;    }

在指定位置上添加元素，检查下标index，检查剩余空间，将数组从index开始逐个后移一位，将元素插入index位置

public E remove(int index) {RangeCheck(index);modCount++;E oldValue = (E) 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 workreturn oldValue;    }

remove方法

modCount++不多说，将index后的元素逐个向前移动一位，再使末尾的元素置空

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 remove method that skips bounds checking and does not     * return the value removed.     */    private void fastRemove(int index) {        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    }

remove(Object)方法,先找到集合中与Object相等的那个元素的位置，调用fastRemove(index)方法，这里numMoved不可能小于0，只能等于或大于0，等于0时说明该元素在集合的最后一个位置，不能移动其他元素，直接将集合中该元素置空即可，当大于0时候，要先该元素后的元素向前移动一位，再将集合末的元素置空，注意modCount

public void clear() {modCount++;// Let gc do its workfor (int i = 0; i < size; i++)    elementData[i] = null;size = 0;    }

清空集合中的元素

public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {Object[] a = c.toArray();        int numNew = a.length;ensureCapacity(size + numNew);  // Increments modCount        System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);        size += numNew;return numNew != 0;    }

获取该集合的数组a，numNew为数组长度，检查集合中的数组空间是否够用，将a从0开始复制numNew个到elementData，从size开始

public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {if (index > size || index < 0)    throw new IndexOutOfBoundsException("Index: " + index + ", Size: " + size);Object[] a = c.toArray();int numNew = a.length;ensureCapacity(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;    }

numNew 为外部集合的数组的长度，numMoved是原数组需要移动的个数，当numMoved大于0时候，将原数组从index移动到index+numNew的位置(需要为外部集合的数组腾

出numNew个位置)，移动的长度为numMoved，然后将外部的数组a从0 开始复制到elementData的index，复制numNew个

当numMoved等于0时候，说明直接将数组a复制到原数组的末尾即可

protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {modCount++;int numMoved = size - toIndex;        System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex,                         numMoved);// Let gc do its workint newSize = size - (toIndex-fromIndex);while (size != newSize)    elementData[--size] = null;    }

删除从fromIndex到toIndex范围内的元素，nummoved是要移动元素的个数，将elementData从toIndex拷贝到fromIndex，个数为nummoved

从集合数组的末尾开始删除toIndex-fromIndex个元素

 private void RangeCheck(int index) {if (index >= size)    throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+", Size: "+size);    }

检查下标

private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)        throws java.io.IOException{// Write out element count, and any hidden stuffint expectedModCount = modCount;s.defaultWriteObject();        // Write out array length        s.writeInt(elementData.length);// 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();        }    }    /**     * Reconstitute the <tt>ArrayList</tt> instance from a stream (that is,     * deserialize it).     */    private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)        throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {// Read in size, and any hidden stuffs.defaultReadObject();        // Read in array length and allocate array        int arrayLength = s.readInt();        Object[] a = elementData = new Object[arrayLength];// Read in all elements in the proper order.for (int i=0; i<size; i++)            a[i] = s.readObject();    }

两个方法writeObject和readObject，通过在方法内部对进行序列化操作

 s.writeObject(elementData[i]);

使得被transient修饰的elementdata数组也能够序列化