JDK源码学习系列04----ArrayList

                                                                         JDK源码学习系列04----ArrayList

1.ArrayList简介

ArrayList是基于Object[] 数组的，也就是我们常说的动态数组。它能很方便的实现数组的增加删除等操作。

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable</span>

ArrayList支持泛型，它继承自AbstractList，实现了List、RandomAccess、Cloneable、java.io.Serializable接口。
List接口定义了列表必须实现的方法。
RandomAccess是一个标记接口，接口内没有定义任何内容。
实现了Cloneable接口的类，可以调用Object.clone方法返回该对象的浅拷贝。
通过实现 java.io.Serializable 接口以实现序列化功能。

2.ArrayList成员变量

private transient Object[] elementData;//注意关键字 transientprivate int size;//实际size，不是容量

Java关键字 transient:是为了在序列化时保护对象的某些域不被序列化，在Java序列化Serializable详解中有所提及。关于transient的详细内容稍后补上。

3.ArrayList构造函数

 public ArrayList(int initialCapacity) {//为ArrayList初始化容量super();        if (initialCapacity < 0)//若传入参数小于0，则报IllegalArgumentException的错误            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity);this.elementData = new Object[initialCapacity];//初始elementData数组的大小为此传入的参数    }  public ArrayList() {//ArrayList初始容量，即默认容量为10this(10);    }   public ArrayList(Collection<? extends E> c) {//把整个集合初始化给ArrayList.注意：该集合内的数据类型必须与ArrayList一致!!!!elementData = c.toArray();size = elementData.length;// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)//!!这是jdk的一个bug，说是c.toArray()不一定返回的是Object类型if (elementData.getClass() != Object[].class)    elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);//调用的Arrays.copyOf()    }

4.ArrayList的成员函数

a.void trimToSize() 

public void trimToSize() {//节约内存modCount++;//此变量记录ArrayList被改变的次数  ！！！超级注意！！！int oldCapacity = elementData.length;if (size < oldCapacity) {//!!size往往不等于elementData.length;elementData.length是数组的初始长度，size是实际内容的长度！！            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);}    }

modCount变量是记录ArrayList被改变的次数。为什么需要这个变量呢？

ArrayList不是线程安全（异步）的。这里会引出Fail-Fast机制： 

ArrayList不是线程安全的，因此如果在使用迭代器的过程中有其他线程修改了map，那么将抛出ConcurrentModificationException，这就是所谓fail-fast策略。
这一策略在源码中的实现是通过modCount域，modCount顾名思义就是修改次数，对ArrayList 结构的修改（长度的变化，增加，删除；赋值不是结构变化）都将增加这个值，那么在迭代器初始化过程中会将这个值赋给迭代器的expectedModCount。在迭代过程中，判断modCount跟expectedModCount是否相等，如果不相等就表示已经有其他线程修改了ArrayList。
ArrayList中的mouCount是在他的父类Abstract中申明的。

protected transient int modCount = 0;

b.void ensureCapacity(int minCapacity)

public void ensureCapacity(int minCapacity) {modCount++;int oldCapacity = elementData.length;if (minCapacity > oldCapacity) {    Object oldData[] = elementData;    int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;//若传入参数大于原容量，先扩为  1.5*原容量+1        if (newCapacity < minCapacity)newCapacity = minCapacity;//若扩为 1.5*原容量+1 后还是小于传入的参数，则把传入的参数作为新容量            // minCapacity is usually close to size, so this is a win:            elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);}    }

ArrayList需要扩容时至少都是扩为 1.5*原容量+1 ，若1.5*原容量+1 还是小于传入的参数，才把传入的参数作为新容量。
c.boolean contains(Object o)

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

d.int indexOf(Object o)

 public int indexOf(Object o) {if (o == null) {//定位是null也要定位的哦~    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;    }

e.Object[] toArray()   /   <T> T[] toArray(T[] a)

调用的是Arrays.copyOf(）

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

 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());//若传入的数组长度小于size（ArrayList实际长度）,则返回一个长度为size新的数组System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);//若传入数组长度相等，则把elementData复制进传入数组        if (a.length > size)//若传入的a的长度大于原本数组，则后面补null            a[size] = null;        return a;    }

f.E set(int index, E element)

set是直接替换掉该位置元素；而add是插入该位置，其余元素后移。

public E set(int index, E element) {RangeCheck(index);//参数检查的方法~~一定要时刻注意参数检查哦~~E oldValue = (E) elementData[index];elementData[index] = element;return oldValue;    }

g.boolean add(E e)   /   void add(int index, E element)

public boolean add(E e) {ensureCapacity(size + 1);  // add()时先扩容！elementData[size++] = e;//!!写的很好，size++的同时还完成了在最后位置的赋值。之所以size++不会报边界溢出的错误是因为上面已经扩容了。return true;    }

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);//!!把elementData的数据从index->末尾全部复制到从index+1开始，复制长度无size-indexelementData[index] = element;//相当于把传入的element插入到空出的位置，即原indexsize++;    }

注意System.arracopy()方法！！

h.E remove(int index)    /    boolean remove(Object o)    /    void fastRemove(int index)

 public E remove(int index) {RangeCheck(index);modCount++;E oldValue = (E) elementData[index];//得到需要返回的被remove掉的元素int numMoved = size - index - 1;//复制时复制的长度，if (numMoved > 0)    System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,numMoved);//把原数组从index+1-->末尾的数据复制到 index的位置，即相当于把原本index上的数据覆盖掉了，这样最后就空出了一个位置。elementData[--size] = null; // 先把size减一，在把最后一赋值为nullreturn oldValue;    }

public boolean remove(Object o) {if (o == null) {//!!判断是否为null ,养成编程好习惯            for (int index = 0; index < size; index++)if (elementData[index] == null) {    fastRemove(index);//这肯定是在边界之类，所以可以快速移除    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) {//快速移除！ 此方法跳过了边界检查这一步，且不会返回被移除的元素。平时还是不要用哦~~        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    }

i.void clear()

 public void clear() {//把每个都置为null，再设置size=0;modCount++;// Let gc do its workfor (int i = 0; i < size; i++)    elementData[i] = null;size = 0;    }

g.boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)

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);  // 扩容时传入的参数为：现在的实际长度+传入的集合的长度int numMoved = size - index;if (numMoved > 0)    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,numMoved);//把原数组从index-->末尾复制到 index+numNew-->末尾，即中间空出numNum的长度来为传入的集合做准备。        System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);size += numNew;return numNew != 0;    }

5.总结

a.ArrayList动态数组！

b.ArrayList 非线程安全，即 是异步的。 单线程才用ArrayList。