JAVA ArrayList的实现原理 及ArrayList的使用

一、 ArrayList概述：

ArrayList是基于数组实现的，是一个动态数组，其容量能自动增长，类似于C语言中的动态申请内存，动态增长内存。

ArrayList不是线程安全的，只能用在单线程环境下，多线程环境下可以考虑用Collections.synchronizedList(List l)函数返回一个线程安全的ArrayList类，也可以使用concurrent并发包下的CopyOnWriteArrayList类。ArrayList实现了Serializable接口，因此它支持序列化，能够通过序列化传输，实现了RandomAccess接口，支持快速随机访问，实际上就是通过下标序号进行快速访问，实现了Cloneable接口，能被克隆。

每个ArrayList实例都有一个容量，该容量是指用来存储列表元素的数组的大小。它总是至少等于列表的大小。随着向ArrayList中不断添加元素，其容量也自动增长。自动增长会带来数据向新数组的重新拷贝，因此，如果可预知数据量的多少，可在构造ArrayList时指定其容量。在添加大量元素前，应用程序也可以使用ensureCapacity操作来增加ArrayList实例的容量，这可以减少递增式再分配的数量。
注意，此实现不是同步的。如果多个线程同时访问一个ArrayList实例，而其中至少一个线程从结构上修改了列表，那么它必须保持外部同步。

二、 ArrayList的实现：

对于ArrayList而言，它实现List接口、底层使用数组保存所有元素。其操作基本上是对数组的操作。下面我们来分析ArrayList的源代码：

1) 私有属性：

ArrayList定义只定义类两个私有属性：

/**
* 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;

很容易理解，elementData存储ArrayList内的元素，size表示它包含的元素的数量。

有个关键字需要解释：transient。

Java的serialization提供了一种持久化对象实例的机制。当持久化对象时，可能有一个特殊的对象数据成员，我们不想用serialization机制来保存它。为了在一个特定对象的一个域上关闭serialization，可以在这个域前加上关键字transient。

有点抽象，看个例子应该能明白。

public class UserInfo implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 996890129747019948L;
private String name;
private transient String psw;

 public UserInfo(String name, String psw) {       this.name = name;       this.psw = psw;   }   public String toString() {       return "name=" + name + ", psw=" + psw;   }  

}

public class TestTransient {
public static void main(String[] args) {
UserInfo userInfo = new UserInfo(“张三”, “123456”);
System.out.println(userInfo);
try {
// 序列化，被设置为transient的属性没有被序列化
ObjectOutputStream o = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(
“UserInfo.out”));
o.writeObject(userInfo);
o.close();
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
e.printStackTrace();
}
try {
// 重新读取内容
ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
“UserInfo.out”));
UserInfo readUserInfo = (UserInfo) in.readObject();
//读取后psw的内容为null
System.out.println(readUserInfo.toString());
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
e.printStackTrace();
}
}
}

被标记为transient的属性在对象被序列化的时候不会被保存。

接着回到ArrayList的分析中……

2) 构造方法：
ArrayList提供了三种方式的构造器，可以构造一个默认初始容量为10的空列表、构造一个指定初始容量的空列表以及构造一个包含指定collection的元素的列表，这些元素按照该collection的迭代器返回它们的顺序排列的。

// ArrayList带容量大小的构造函数。
public ArrayList(int initialCapacity) {
super();
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException(“Illegal Capacity: “+
initialCapacity);
// 新建一个数组
this.elementData = new Object[initialCapacity];
}

// ArrayList无参构造函数。默认容量是10。    public ArrayList() {        this(10);    }    // 创建一个包含collection的ArrayList    public ArrayList(Collection<? extends E> c) {        elementData = c.toArray();        size = elementData.length;        if (elementData.getClass() != Object[].class)            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);    }

3) 元素存储：

ArrayList提供了set(int index, E element)、add(E e)、add(int index, E element)、addAll(Collection