JDK1.8源碼閱讀---ArrayList

一、簡介

   ArrayList是基於數組實現的一個動態數組，其容量能自動增長。ArrayList不是線程安全的，多線程環境下考慮Collections.synchronizedList(List l)函數返回一個線程安全的ArrayList類，也可以使用concurrent併發包下的CopyOnWriteArrayList類。

二、源碼理解

2.1 類繼承關係

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

ArrayList繼承AbstractList抽象父類，實現了List接口（規定了List的操作規範）、RandomAccess（可隨機訪問）、Cloneable（可拷貝）、Serializable（可序列化）

2.2 類屬性

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
	//序列化版本號
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
    //默認數組容量
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    //空實例，默認爲{}，通過帶參數構造器創建實例時使用
    static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    //缺省空實例，採用ArrayList默認大小10創建的空實例
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    //用來存儲真正的數據數組
    transient Object[] elementData; 
    //數組元素數量
    private int size;
    //最大數組容量
    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
}

2.3 構造函數

1. 有參構造器(初始化數組容量)

    public ArrayList(int initialCapacity) {
    		//如果initialCapacity大於0則根據指定的大小創造一個數組
           if (initialCapacity > 0) {
               this.elementData = new Object[initialCapacity];
           //如果initialCapacity等於0則將默認的空列表EMPTY_ELEMENTDATA賦值給elementData
           } else if (initialCapacity == 0) {
               this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
          //小於0則拋出參數異常
           } else {
               throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity);
           }
       }
   

2. 無參構造器

    public ArrayList() {
    		//將DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA空數組賦值給elementData
           this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
       }
   

3. 有參構造器(根據給定的集合)

   public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
       elementData = c.toArray();
       if ((size = elementData.length) != 0) {
          //如果elementData長度不等於0，並且不是Object類型數組時，則調用Arrays.copyOf複製一個Object類型數組，並複製給elementData
           if (elementData.getClass() != Object[].class)
               elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
       } else {
           //如果數組大小等於0，則將EMPTY_ELEMENTDATA空數組賦值給elementData 
           this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
       }
   }
   

2.4 核心函數

• add(E e):添加元素

  public boolean add(E e) {
  		//調用ensureCapacityInternal函數，確定數組的大小，size+1表示添加當前元素後數組的容量大小
          ensureCapacityInternal(size + 1); 
          //將數組size位置的元素設置爲e
          elementData[size++] = e;
          return true;
      }
  

  private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
  	//如果數組是默認的空數組，則將minCapacity與默認數組的容量大小比較，取最大的賦值給minCapacity(需要的數組容量值)
      if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
          minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
      }
  	//確定是否需要數組擴容
      ensureExplicitCapacity(minCapacity);
  }
  

  private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
         //記錄集合的修改次數
          modCount++;
  		//如果需要的數組容量大小大於當前數組大小，則調用grow()方法進行擴容
          if (minCapacity - elementData.length > 0)
              grow(minCapacity);
      }
  

  //這個方法是ArrayList這個類add方法的最後一步，主要做的就是確定size然後進行數組的copy與賦值
  //至於真正的copy，是由Arrays.copyOf調用System.arraycopy，最後完成copy這一步是個native方法去做的
  private void grow(int minCapacity) {
      int oldCapacity = elementData.length;
      //newCapacity當前數組容量，取原數組的1.5倍
      int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
      //如果暫定數組容量不滿足指定容量minCapacity，則將minCapacity賦值給newCapacity
      if (newCapacity - minCapacity < 0)
          newCapacity = minCapacity;
      //如果newCapacity大於最大容量，則調用hugeCapacity()方法確定最終值
      if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
          newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
      //調用Arrays.copyOf(原數組，數組大小)，將數組copy形成新的數組重新複製，從而完成數組的擴容
      elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
  }
  

  //超容量數組大小判斷
  private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
          if (minCapacity < 0) // overflow
              throw new OutOfMemoryError();
          //如果minCapacity 大於MAX_ARRAY_SIZE則取Integer的最大值，如果小於則取MAX_ARRAY_SIZE
          return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
              Integer.MAX_VALUE :
              MAX_ARRAY_SIZE;
      }
  

  通過add方法的閱讀可以發現，幾個重要的點

  • ArrayList本質上是個數組，數據存儲是由數組來完成，ArrayList只不過是進行了封裝、擴展功能
  • 數組容量最大爲Integer的最大值
  • 添加元素內部實現，其實是建立的新的數組，所以再創建ArrayList時最好有個預估容量大小，不然會造成頻繁的擴容