ArrayList源码分析(基于JDK8)
来源:互联网 发布:深圳淘宝培训班多少钱 编辑:程序博客网 时间:2024/06/05 04:03
ArrayList简介
ArrayList 是一个数组队列,相当于 动态数组。与Java中的数组相比,它的容量能动态增长。它继承于AbstractList,实现了List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable这些接口。
ArrayList 继承了AbstractList,实现了List。它是一个数组队列,提供了相关的添加、删除、修改、遍历等功能。
ArrayList 实现了RandmoAccess接口,即提供了随机访问功能。RandmoAccess是java中用来被List实现,为List提供快速访问功能的。在ArrayList中,我们即可以通过元素的序号快速获取元素对象;这就是快速随机访问。稍后,我们会比较List的“快速随机访问”和“通过Iterator迭代器访问”的效率。
ArrayList 实现了Cloneable接口,即覆盖了函数clone(),能被克隆。
ArrayList 实现java.io.Serializable接口,这意味着ArrayList支持序列化,能通过序列化去传输。
和Vector不同,ArrayList中的操作不是线程安全的!所以,建议在单线程中才使用ArrayList,而在多线程中可以选择Vector或者CopyOnWriteArrayList。
下面让我们翻开ArrayList的源代码,看看一些常用的方法属性,以及一些需要注意的地方。
ArrayList属性
ArrayList属性主要就是当前数组长度size,以及存放数组的对象elementData数组,除此之外还有一个经常用到的属性就是从AbstractList继承过来的modCount属性,代表ArrayList集合的修改次数。
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable {// 序列化idprivate static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;// 默认初始的容量private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;// 一个空对象private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = new Object[0];// 一个空对象,如果使用默认构造函数创建,则默认对象内容默认是该值private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = new Object[0];// 当前数据对象存放地方,当前对象不参与序列化transient Object[] elementData;// 当前数组长度private int size;// 数组最大长度private static final int MAX_ARRAY_SIZE = 2147483639;// 省略方法。。}
ArrayList构造函数
无参构造函数
public ArrayList() {this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;}注意:此时我们创建的ArrayList对象中的elementData中的长度是1,size是0,当进行第一次add的时候,elementData将会变成默认的长度:10.
带int类型的构造函数
public ArrayList(int initialCapacity) { if (initialCapacity > 0) { this.elementData = new Object[initialCapacity]; } else if (initialCapacity == 0) { this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } else { throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); } }
带Collection对象的构造函数
public ArrayList(Collection<? extends E> c) { elementData = c.toArray(); if ((size = elementData.length) != 0) { // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652) if (elementData.getClass() != Object[].class) elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); } else { // replace with empty array. this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } }
add方法
add(E e) 方法
public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; }
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } ensureExplicitCapacity(minCapacity); }
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; // overflow-conscious code if (minCapacity - elementData.length > 0) grow(minCapacity); }
如果当前的数组已使用空间(size)加1之后 大于数组长度,则增大数组容量,扩大为原来的1.5倍。
private void grow(int arg0) {int arg1 = this.elementData.length;int arg2 = arg1 + (arg1 >> 1);if (arg2 - arg0 < 0) {arg2 = arg0;}if (arg2 - 2147483639 > 0) {arg2 = hugeCapacity(arg0);}this.elementData = Arrays.copyOf(this.elementData, arg2);}
add(int index, E element)方法
public void add(int index, E element) { rangeCheckForAdd(index); ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index); elementData[index] = element; size++; }
get方法
public E get(int index) { rangeCheck(index); checkForComodification(); return ArrayList.this.elementData(offset + index); }
set方法
确保set的位置小于当前数组的长度(size)并且大于0,获取指定位置(index)元素,然后放到oldValue存放,将需要设置的元素放到指定的位置(index)上,然后将原来位置上的元素oldValue返回给用户。
public E set(int index, E element) { rangeCheck(index); E oldValue = elementData(index); elementData[index] = element; return oldValue; }
contains方法
public boolean contains(Object o) { return indexOf(o) >= 0; }
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; }
remove方法
根据索引remove
1)判断索引有没有越界
2)自增修改次数
3)将指定位置(index)上的元素保存到oldValue
4)将指定位置(index)上的元素都往前移动一位
5)将最后面的一个元素置空,好让垃圾回收器回收
6)将原来的值oldValue返回
public E remove(int index) { 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 work return oldValue; }
注意:调用这个方法不会缩减数组的长度,只是将最后一个数组元素置空而已。
根据对象remove
循环遍历所有对象,得到对象所在索引位置,然后调用fastRemove方法,执行remove操作
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; }
定位到需要remove的元素索引,先将index后面的元素往前面移动一位(调用System.arraycooy实现),然后将最后一个元素置空。
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; // clear to let GC do its work }
clear方法
public void clear() { modCount++; // clear to let GC do its work for (int i = 0; i < size; i++) elementData[i] = null; size = 0; }
sublist方法
我们看到代码中是创建了一个ArrayList 类里面的一个内部类SubList对象,传入的值中第一个参数时this参数,其实可以理解为返回当前list的部分视图,真实指向的存放数据内容的地方还是同一个地方,如果修改了sublist返回的内容的话,那么原来的list也会变动。
public List<E> subList(int arg0, int arg1) {subListRangeCheck(arg0, arg1, this.size);return new ArrayList.SubList(this, 0, arg0, arg1);}
trimToSize方法
public void trimToSize() { modCount++; if (size < elementData.length) { elementData = (size == 0) ? EMPTY_ELEMENTDATA : Arrays.copyOf(elementData, size); } }
iterator方法
public Iterator<E> iterator() { return new Itr(); }
@SuppressWarnings("unchecked") public E next() { checkForComodification(); int i = cursor; if (i >= size) throw new NoSuchElementException(); Object[] elementData = ArrayList.this.elementData; if (i >= elementData.length) throw new ConcurrentModificationException(); cursor = i + 1; return (E) elementData[lastRet = i]; }
expectedModCount这个值是在用户调用ArrayList的iterator方法时候确定的,但是在这之后用户add,或者remove了ArrayList的元素,那么modCount就会改变,那么这个值就会不相等,将会引发ConcurrentModificationException异常,这个是在多线程使用情况下,比较常见的一个异常。
final void checkForComodification() { if (modCount != expectedModCount) throw new ConcurrentModificationException(); }
System.arraycopy 方法
参数说明src原数组srcPos原数组dest目标数组destPos目标数组的起始位置length要复制的数组元素的数目Arrays.copyOf方法
newLength - 要返回的副本的长度
newType - 要返回的副本的类型
其实Arrays.copyOf底层也是调用System.arraycopy实现的源码如下:
//基本数据类型(其他类似byte,short···)public static int[] copyOf(int[] original, int newLength) { int[] copy = new int[newLength]; System.arraycopy(original, 0, copy, 0, Math.min(original.length, newLength)); return copy; }
小结
ArrayList总体来说比较简单,不过ArrayList还有以下一些特点:
- ArrayList自己实现了序列化和反序列化的方法,因为它自己实现了 private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)和 private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) 方法
- ArrayList基于数组方式实现,无容量的限制(会扩容)
- 添加元素时可能要扩容(所以最好预判一下),删除元素时不会减少容量(若希望减少容量,trimToSize()),删除元素时,将删除掉的位置元素置为null,下次gc就会回收这些元素所占的内存空间。
- 线程不安全
- add(int index, E element):添加元素到数组中指定位置的时候,需要将该位置及其后边所有的元素都整块向后复制一位
- get(int index):获取指定位置上的元素时,可以通过索引直接获取(O(1))
- remove(Object o)需要遍历数组
- remove(int index)不需要遍历数组,只需判断index是否符合条件即可,效率比remove(Object o)高
- contains(E)需要遍历数组
- 使用iterator遍历可能会引发多线程异常
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