Java-集合篇-ArrayList

ArrayList底層數據結構是數組

集合存在於Java.util包路徑下
特點：
 重複性：數據可以重複
 null值：可以有null值存在
 有序性：能保證數據的插入有序

常用方法介紹

int size(); 集合中存儲元素的個數
boolean isEmpty(); 判斷當前集合是否爲空，返回值是布爾類型：false（集合不爲空）true（集合爲空）
boolean contains(Object o); 判斷當前集合是否包含該對象
Iterator iterator(); 迭代器，返回iterator實例
Object[] toArray(); 將集合轉化爲數組
T[] toArray(T[] a); 將集合轉化爲數組
boolean add(E e); 添加元素
boolean remove(Object o); 刪除元素
boolean containsAll(Collection<?> c); 判斷入參集合是否屬於當前集合
boolean addAll(Collection<? extends E> c); 對該集合添加子集合形成新的集合
boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c); 在指定的位置添加子集合
void clear(); 將集合清除掉
boolean equals(Object o); 判斷是否相等
E get(int index); 通過指定位置來獲取元素
int indexOf(Object o); 判斷當前元素在集合中的位置（從前往後找第一次出現的位置）
int lastIndexOf(Object o); 判斷元素位置（從集合尾部往前查找）
List subList(int fromIndex, int toIndex); 找當前集合的子集（左閉右開，不包含最後一個）

繼承關係

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

ArrayList繼承AbstractList，父類中對部分接口進行實現
實現了List接口提供的方法，Serializable說明該類能夠被序列化 ，能夠被克隆、序列化

基本屬性

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
默認容量大小
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
默認數組大小
private transient Object[] elementData;
存儲元素的數組
private int size;
集合存儲元素的個數

構造函數

 public ArrayList(int initialCapacity) {
        super();
        //指定大小不合法，則直接拋出異常
        //初始化數組大小
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        this.elementData = new Object[initialCapacity];
    }
       //有參構造，指定集合初始化大小

 public ArrayList() {
        super();
        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
    //無參構造

    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);
    }
    //有參構造，通過集合來創建新的集合

增長方式

按照原數組的1.5倍進行擴容

add()添加元素
首先需要進行擴容考慮，如果要擴容（size+1 > table.lengrh），按照1.5倍進行擴容
將元素插入數組尾部，並對計數size+1

public boolean add(E e) {
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    elementData[size++] = e;
    return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    if (elementData == 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);
}
private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}    

remove()刪除元素
先找到元素存儲位置（null和非null的對象判斷相等的不同）
數組移動
注意：相同元素存在的情況下，只需找到從0號開始第一次出現的元素

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 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
}  

get()獲取元素

public E get(int index) {
    rangeCheck(index);
    return elementData(index);
}

 private void rangeCheck(int index) {
     if (index < 0 || index >= this.size)
         throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
 } 
E elementData(int index) {
    return (E) elementData[index];
}    

  ArrayList在擴容時，調用了Arrays.copyOf()，在這裏，對Arrays.copyOf()和System.arraycopy()兩種拷貝做簡要對比：

Arrays.copyOf()
參數：原數組，拷貝數組的長度
調用了重載方法，創建了新的數組，調用了System.arraycopy()方法

System.arraycopy()
參數：原數組，原數組拷貝的起始位置，目標數組，
目標數組拷貝的起始位置，拷貝長度
native

從兩種拷貝方式的定義來看：
System.arraycopy()使用時必須有原數組和目標數組，
Arrays.copyOf()使用時只需要有原數組即可。
從兩種拷貝方式的底層實現來看：
System.arraycopy()是用c或c++實現的，
Arrays.copyOf()是在方法中重新創建了一個數組，
並調用System.arraycopy()進行拷貝。
兩種拷貝方式的效率分析：
由於Arrays.copyOf()不但創建了新的數組而且最終還是調用System.arraycopy()，所以System.arraycopy()的效率高於Arrays.copyOf()。