【Java】《我们一起学集合》-ArrayList

• Z时代
• 2024-01-10
• 分类：技术分享

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
// 默认初始容量。
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
// 用于空实例的共享空数组(创建空实例时使用)
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
// 用于默认大小的空实例的共享空数组实例。
// 我们将其与EMPTY_ELEMENTDATA区分开来，以便知道添加第一个元素时要膨胀多少。
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
// 存储数组列表元素的数组缓冲区。arrayList的容量就是这个数组缓冲区的长度。
// 任何空的ArrayList 将被扩展到10当(第一次添加元素时)
// 注意是通过transient修饰
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
// 数组列表的大小(它包含的元素数量)
private int size;
/* 要分配的数组的最大大小
* 尝试分配更大的数组可能会导致OutOfMemoryError:请求的数组大小超过VM限制*/
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
// 该属性是通过继承 AbstractList 得来,列表修改的次数(版本号)
protected transient int modCount = 0;
}

// 使用指定的初始容量构造一个空列表。
public ArrayList(int initialCapacity) {
if (initialCapacity > 0) {
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; // 如果为0使用默认空数组
} else {
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+initialCapacity);
}
}
/*Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
* 构造一个初始容量为10的空列表。(在第一次扩容时容量才为10，现在还是null)*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
// 构造一个包含指定集合的元素的列表，按照集合的迭代器返回它们的顺序。
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray(); // 将集合转变为数组
// 赋值 size 并判非 0
if ((size = elementData.length) != 0) {
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652) 这是一个bug在java9已经被解决
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
// replace with empty array.
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}

// 将指定的元素添加到列表的末尾。
public boolean add(E e) {
// 确保容量足够
ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
// 在列表指定的位置插入指定的元素。
// 将当前位于该位置的元素(如果有的话)和随后的元素向右移动(下标加1)。
public void add(int index, E element) {
// 确保索引合法
rangeCheckForAdd(index);
// 确保容量
ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
// 移动元素 （原始数组,起始位置，目标数组，起始位置，拷贝大小）
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);
elementData[index] = element;
size++; // 大小加 1
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
// 判断是不是通过无参构造创建的
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
// 这才是第一次添加元素是默认扩容到10
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
// 预扩容
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++; // 修改版本号
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
// 增加容量，以确保至少可以保存由最小容量(minCapacity)参数指定的元素数量。
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
// 1.5倍扩容
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
if (newCapacity - minCapacity < 0) // 扩容后不满足期望大小则以期望大小作为容量
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) // 分配jvm的最大容量，防溢出
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
// 扩容
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
// 分配最大容量
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE;
}
// 将指定集合中的所有元素追加到此列表的末尾。按照指定集合的迭代器返回它们的顺序。
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
Object[] a = c.toArray(); // 集合转数组
int numNew = a.length;    // 获取要添加的长度
ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount
System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew); // 通过元素拷贝来追加元素
size += numNew;
return numNew != 0;
}
// 将指定集合中的所有元素插入到此列表中，从指定位置开始。
// 新元素将按照指定集合的迭代器返回的顺序出现在列表中。
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
rangeCheckForAdd(index); // 检查索引是否合法
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount
int numMoved = size - index;
if (numMoved > 0) // 腾出空位
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,numMoved);
// 将a拷贝到elementData
System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}

// 删除列表中指定位置的元素。将所有后续元素向左移动(从它们的下标减去1)。
public E remove(int index) {
// 确保index合法
rangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue = elementData(index); // 获取老元素
int numMoved = size - index - 1;
// 判断是否需要移动
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,numMoved);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
}
// 从列表中删除指定元素的第一个匹配项，如果它存在的话并返回 true。
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) { // 空值单独删除,因为add时也没有对null进行效验
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
fastRemove(index); // 移除元素
return true;
}
} else {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) { // 通过equals比较，如果是自定义对象元素，一定要重写它
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
// 跳过边界检查的移除方法(因为已经被验证边界合法)
private void fastRemove(int index) {
modCount++;
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0) // 通过数组拷贝覆盖来移除元素
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,numMoved);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
}
// 从此列表中删除指定集合中包含的所有元素。
// 如果此列表包含空元素，而指定的集合不允许空元素则会抛出NullPointerException
public boolean removeAll(Collection<?> c) {
// 判断是否为null
Objects.requireNonNull(c);
return batchRemove(c, false);
}
// 通过不同complement来操作列表
private boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement) {
final Object[] elementData = this.elementData;
int r = 0, w = 0;
boolean modified = false;
try {
for (; r < size; r++) // complement决定操作行为
if (c.contains(elementData[r]) == complement)
elementData[w++] = elementData[r];
} finally {
// Preserve behavioral compatibility with AbstractCollection,
// even if c.contains() throws.
if (r != size) {
System.arraycopy(elementData, r,elementData, w,size - r);
w += size - r;
}
if (w != size) { // 将删除的元素赋null
// clear to let GC do its work
for (int i = w; i < size; i++)
elementData[i] = null;
modCount += size - w;
size = w;
modified = true;
}
}
return modified;
}
@Override
public boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) {
Objects.requireNonNull(filter);
// figure out which elements are to be removed 找出要删除的元素
// any exception thrown from the filter predicate at this stage
// will leave the collection unmodified
int removeCount = 0;
final BitSet removeSet = new BitSet(size); // 记录要删除元素的集合
final int expectedModCount = modCount; // 记录版本号
final int size = this.size;
for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
@SuppressWarnings("unchecked")
final E element = (E) elementData[i];
if (filter.test(element)) { // 记录要删除的元素index
removeSet.set(i);
removeCount++;
}
}
if (modCount != expectedModCount) { // 如果版本号不一致，抛出异常
throw new ConcurrentModificationException();
}
// shift surviving elements left over the spaces left by removed elements
final boolean anyToRemove = removeCount > 0;
if (anyToRemove) {
final int newSize = size - removeCount;
// 遍历并剔除要删除的元素
for (int i=0, j=0; (i < size) && (j < newSize); i++, j++) {
i = removeSet.nextClearBit(i);
elementData[j] = elementData[i];
}
for (int k=newSize; k < size; k++) {
elementData[k] = null;  // Let gc do its work
}
this.size = newSize;
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
modCount++;
}
return anyToRemove;
}

// 将列表中指定位置的元素替换为指定的元素。
public E set(int index, E element) {
rangeCheck(index);
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
// 返回被替换的元素
return oldValue;
}

/* <p><span>Note that this implementation is not synchronized.</span>
* If multiple threads access an <tt>ArrayList</tt> instance concurrently,
* and at least one of the threads modifies the list structurally, it
* <i>must</i> be synchronized externally.  (A structural modification is
* any operation that adds or deletes one or more elements, or explicitly
* resizes the backing array; merely setting the value of an element is not
* a structural modification.)  This is typically accomplished by
* synchronizing on some object that naturally encapsulates the list.
***************************************************************************
* 注意，这个实现是不同步。如果多个线程同时访问ArrayList实例，且至少有一个线程在结构上修改列表，
* 它必须外部同步。(一个结构修改：添加或删除一个或多个元素的任何操作，或者是明确的改变数组大小，
* 仅仅设置元素的值不是结构修改) 这通常是通过在自然封装列表的对象上同步来实现的。
* If no such object exists, the list should be "wrapped" using the
* {@link Collections#synchronizedList Collections.synchronizedList}
* method.  This is best done at creation time, to prevent accidental
* unsynchronized access to the list:<pre>
*   List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(...));</pre>
***************************************************************************
* 如果不存在这样的对象，列表应该使用方法“包装”(Collections.synchronizedList)。
* 这最好在创建时进行，以防止意外对列表的非同步访问*/

1.前言

今天我们要研究的集合是ArrayList，在我们学习ArrayList之前，我们先看看面试官是如何利用ArrayList的相关知识点来吊打我们得。

看了这些面试题，是不是内心觉得:

言归正传，下面我们就通过ArrayList源码学习来解决解决上述问题。

2.概述

ArrayList是基于数组，支持自动扩容的一种数据结构。相比数组来说，因为他支持自动扩容，并且内部实现了很多操作数组的方法，所以成为我们日常开发中最常用的集合类。其内部结构如下：

3.类图

• AbstractList 抽象类，提供了List接口的相关实现和迭代逻辑的实现，不过对ArrayList意义不大，因为ArrayList大量重写了AbstractList的实现

• List 接口，定义了数组的增删改查迭代遍历等相关操作。

• Cloneable 接口，支持ArrayList克隆

• Serializabel 接口，支持ArrayList序列化与反序列化

• RandomAccess 接口，支持ArrayList快速访问

4.属性

先让我们看看ArrayList的源码：

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
// 默认初始容量。
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
// 用于空实例的共享空数组(创建空实例时使用)
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
// 用于默认大小的空实例的共享空数组实例。
// 我们将其与EMPTY_ELEMENTDATA区分开来，以便知道添加第一个元素时要膨胀多少。
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
// 存储数组列表元素的数组缓冲区。arrayList的容量就是这个数组缓冲区的长度。
// 任何空的ArrayList 将被扩展到10当(第一次添加元素时)
// 注意是通过transient修饰
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
// 数组列表的大小(它包含的元素数量)
private int size;
/* 要分配的数组的最大大小
* 尝试分配更大的数组可能会导致OutOfMemoryError:请求的数组大小超过VM限制*/
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
// 该属性是通过继承 AbstractList 得来,列表修改的次数(版本号)
protected transient int modCount = 0;
}

通过源码我们可以知道到：

• DEFAULT_CAPACITY 表示ArrayList的初始容量（采用无参构造时第一次添加元素扩容的容量，后面会介绍），默认是10。

• elementData 表示ArrayList实际储存数据的数组，是一个Object[]。

• size 表示该ArrayList的大小(就是elementData包含的元素个数)。

• MAX_ARRAY_SIZE 表示ArrayList能分配的最大容量 Integer.MAX_VALUE - 8

• modCount 表示该ArrayList修改的次数，在迭代时可以判断ArrayList是否被修改。

看到这里，我们就可以很轻松回答上面的1和2两个问题。

ArrayList底层实现就是一个数组，其初始容量是10。

5.常用方法

5-1.构造函数

首先还是让我们看看源码，因为源码最有说服力。

// 使用指定的初始容量构造一个空列表。
public ArrayList(int initialCapacity) {
if (initialCapacity > 0) {
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; // 如果为0使用默认空数组
} else {
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+initialCapacity);
}
}
/*Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
* 构造一个初始容量为10的空列表。(在第一次扩容时容量才为10，现在还是null)*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
// 构造一个包含指定集合的元素的列表，按照集合的迭代器返回它们的顺序。
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray(); // 将集合转变为数组
// 赋值 size 并判非 0
if ((size = elementData.length) != 0) {
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652) 这是一个bug在java9已经被解决
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
// replace with empty array.
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}

通过查看源码我们可以发现：

• ArrayList 有三个构造函数：指定初始化大小构造，无参构造，指定初始化数据构造
• ArrayList的无参构造，其实默认是空数组，我们上面说的初始化容量默认为10，是当我们用无参构造函数后，第一次向ArrayList添加元素时扩容的默认大小。

5-2.增加

ArrayList添加元素的方法有四个：一个是在末尾添加，一个是指定索引添加，另两个是在末尾添加集合和在指导索引位置添加集合

// 将指定的元素添加到列表的末尾。
public boolean add(E e) {
// 确保容量足够
ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
// 在列表指定的位置插入指定的元素。
// 将当前位于该位置的元素(如果有的话)和随后的元素向右移动(下标加1)。
public void add(int index, E element) {
// 确保索引合法
rangeCheckForAdd(index);
// 确保容量
ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
// 移动元素 （原始数组,起始位置，目标数组，起始位置，拷贝大小）
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);
elementData[index] = element;
size++; // 大小加 1
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
// 判断是不是通过无参构造创建的
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
// 这才是第一次添加元素是默认扩容到10
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
// 预扩容
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++; // 修改版本号
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
// 增加容量，以确保至少可以保存由最小容量(minCapacity)参数指定的元素数量。
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
// 1.5倍扩容
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
if (newCapacity - minCapacity < 0) // 扩容后不满足期望大小则以期望大小作为容量
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) // 分配jvm的最大容量，防溢出
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
// 扩容
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
// 分配最大容量
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE;
}
// 将指定集合中的所有元素追加到此列表的末尾。按照指定集合的迭代器返回它们的顺序。
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
Object[] a = c.toArray(); // 集合转数组
int numNew = a.length;    // 获取要添加的长度
ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount
System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew); // 通过元素拷贝来追加元素
size += numNew;
return numNew != 0;
}
// 将指定集合中的所有元素插入到此列表中，从指定位置开始。
// 新元素将按照指定集合的迭代器返回的顺序出现在列表中。
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
rangeCheckForAdd(index); // 检查索引是否合法
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount
int numMoved = size - index;
if (numMoved > 0) // 腾出空位
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,numMoved);
// 将a拷贝到elementData
System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}

通过源码我们知道ArrayList添加元素大致流程如下：

通过源码我们需要注意：

• 扩容是原容量+原容量大小一半，也就是说是按照1.5倍扩容:oldCapacity + (oldCapacity >> 1),但最后的容量并不一定是按照这个规则计算得到的大小，因为他还有两个if判断。
• ArrayList中数组最大只能分配Integer.MAX_VALUE,在大就会导致OutOfMemoryError。
• ArrayList扩容时有许多溢出判断操作，这非常值得借鉴。
• ArrayList扩容底层调用的是System.arraycopy(Object src,int srcPos,Object dest, int destPos,int length)方法,每个参数对应为(原始数组,起始位置，目标数组，起始位置，拷贝大小)

看到这里我们可以回答第3个问题：

数组容量会改变，改变的规则是按照原数组1.5倍进行扩容，但最终容量不一定是通过该规则计算得到的值，因为后面有两个if判断：1.是否满足期望容量；2.是否超出jvm分配的最大容量

5-3.删除

ArrayList删除元素的方法有四个：删除指定索引位置的元素，删除指定元素，删除指定集合元素和通过过滤器删除

// 删除列表中指定位置的元素。将所有后续元素向左移动(从它们的下标减去1)。
public E remove(int index) {
// 确保index合法
rangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue = elementData(index); // 获取老元素
int numMoved = size - index - 1;
// 判断是否需要移动
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,numMoved);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
}
// 从列表中删除指定元素的第一个匹配项，如果它存在的话并返回 true。
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) { // 空值单独删除,因为add时也没有对null进行效验
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
fastRemove(index); // 移除元素
return true;
}
} else {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) { // 通过equals比较，如果是自定义对象元素，一定要重写它
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
// 跳过边界检查的移除方法(因为已经被验证边界合法)
private void fastRemove(int index) {
modCount++;
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0) // 通过数组拷贝覆盖来移除元素
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,numMoved);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
}
// 从此列表中删除指定集合中包含的所有元素。
// 如果此列表包含空元素，而指定的集合不允许空元素则会抛出NullPointerException
public boolean removeAll(Collection<?> c) {
// 判断是否为null
Objects.requireNonNull(c);
return batchRemove(c, false);
}
// 通过不同complement来操作列表
private boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement) {
final Object[] elementData = this.elementData;
int r = 0, w = 0;
boolean modified = false;
try {
for (; r < size; r++) // complement决定操作行为
if (c.contains(elementData[r]) == complement)
elementData[w++] = elementData[r];
} finally {
// Preserve behavioral compatibility with AbstractCollection,
// even if c.contains() throws.
if (r != size) {
System.arraycopy(elementData, r,elementData, w,size - r);
w += size - r;
}
if (w != size) { // 将删除的元素赋null
// clear to let GC do its work
for (int i = w; i < size; i++)
elementData[i] = null;
modCount += size - w;
size = w;
modified = true;
}
}
return modified;
}
@Override
public boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) {
Objects.requireNonNull(filter);
// figure out which elements are to be removed 找出要删除的元素
// any exception thrown from the filter predicate at this stage
// will leave the collection unmodified
int removeCount = 0;
final BitSet removeSet = new BitSet(size); // 记录要删除元素的集合
final int expectedModCount = modCount; // 记录版本号
final int size = this.size;
for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
@SuppressWarnings("unchecked")
final E element = (E) elementData[i];
if (filter.test(element)) { // 记录要删除的元素index
removeSet.set(i);
removeCount++;
}
}
if (modCount != expectedModCount) { // 如果版本号不一致，抛出异常
throw new ConcurrentModificationException();
}
// shift surviving elements left over the spaces left by removed elements
final boolean anyToRemove = removeCount > 0;
if (anyToRemove) {
final int newSize = size - removeCount;
// 遍历并剔除要删除的元素
for (int i=0, j=0; (i < size) && (j < newSize); i++, j++) {
i = removeSet.nextClearBit(i);
elementData[j] = elementData[i];
}
for (int k=newSize; k < size; k++) {
elementData[k] = null;  // Let gc do its work
}
this.size = newSize;
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
modCount++;
}
return anyToRemove;
}

通过源码我们可以知道：

• ArrayList删除元素是通过System.arraycopy移动数组覆盖元素来实现的
• ArrayList添加元素时没有校验null值，所以删除null值时是特殊处理的
• ArrayList通过对象删除时判断相等是通过equals判断，所以我们在储存自定义对象是要注意对equals进行重写

通过源码我们可以看出在使用ArrayList时我们要尽量避免大量的随机删除，因为删除元素会导致元素拷贝（尤其是大元素），这是非常消耗性能的一件事；就算我们通过removeAll()来删除也不是特别好，因为它也要通过c.contains()去查找元素，不同的集合有不同的实现方式所以查找的性能也不同。

5-4.修改

ArrayList的修改比较简单，是通过指定索引修改

// 将列表中指定位置的元素替换为指定的元素。
public E set(int index, E element) {
rangeCheck(index);
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
// 返回被替换的元素
return oldValue;
}

现在我们在看看第4问

通过源码的阅读，我们可以很轻松的回答这个问题。他是不安全的，因为他既没有在属性elementData加validate，也没有在方法上加synchronized。而且在ArrayList的类注释上明确指出他是线程不安全的，要使用线程安全的话可以使用Collections.synchronizedList，或者Vector。

/* <p><span>Note that this implementation is not synchronized.</span>
* If multiple threads access an <tt>ArrayList</tt> instance concurrently,
* and at least one of the threads modifies the list structurally, it
* <i>must</i> be synchronized externally.  (A structural modification is
* any operation that adds or deletes one or more elements, or explicitly
* resizes the backing array; merely setting the value of an element is not
* a structural modification.)  This is typically accomplished by
* synchronizing on some object that naturally encapsulates the list.
***************************************************************************
* 注意，这个实现是不同步。如果多个线程同时访问ArrayList实例，且至少有一个线程在结构上修改列表，
* 它必须外部同步。(一个结构修改：添加或删除一个或多个元素的任何操作，或者是明确的改变数组大小，
* 仅仅设置元素的值不是结构修改) 这通常是通过在自然封装列表的对象上同步来实现的。
* If no such object exists, the list should be "wrapped" using the
* {@link Collections#synchronizedList Collections.synchronizedList}
* method.  This is best done at creation time, to prevent accidental
* unsynchronized access to the list:<pre>
*   List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(...));</pre>
***************************************************************************
* 如果不存在这样的对象，列表应该使用方法“包装”(Collections.synchronizedList)。
* 这最好在创建时进行，以防止意外对列表的非同步访问*/

至于第5个问题，我们将在学习LinkedList时在来对比讲解。

6.总结

ArrayList本质就是一个可以自动扩容的数组包装类，他通过无参构造函数初始化并第一次添加元素的扩容大小默认是10，往后每次自动扩容的大小是原数组容量的1.5倍oldCapacity + (oldCapacity >> 1)，在使用ArrayList时尽量确定初始化容量的大小，这样可以避免频繁扩容；也要尽量避免随机插入和删除操作，这样会引起元素移动，消耗资源(尤其是对移动大元素来说)。

最后我们在看看ArrayList的一些方法，没有必要全记住因为我也记不住，只要有个大概印象就好了，在我们要用的时候再去查找。

• trimToSize() 调整列表容量为列表的当前大小
• ensureCapacity(int minCapacity) 确保列表容量
• size() 获取列表元素个数
• contains(Object o) 判断是否包含某个对象
• indexOf(Obejct o) 从前往后查找指定对象
• lastIndexOf(Obejct o) 从后往前查找指定对象
• clone() 克隆列表
• toArray() 转换为数组
• toArray(T[] a) 转换为指定类型数组
• get(int index) 获取指定索引元素
• set(int index,E element) 指定索引位置修改
• add(E o) 向列表末尾添加元素
• add(int index,E elemet) 指定位置插入元素
• remove(int index) 移除指定索引
• remove(Object o) 移除指定元素
• clear() 情况列表
• addAll(Collection<? extends E> c) 在列表末尾添加集合
• addAll(int index,Collection<? extends E> c) 在列表指定索引添加集合
• removeAll(Collection<? > c) 移除包含集合内的所有元素
• retainAll(Collection<? > c) 移除集合内没有的元素
• iterator() 返回一个迭代器
• subList(int fromIndex,int toIndex) 截取子数组
• forEach(Consumer<? super E> action) 增强for循环
• removeIf(Predicate<? super E> filter) 删除元素
• replaceAll(UnayOperator operator) 替换指定元素
• sort(Comparator<? super E>) 排序
• isEmpty() 是否为空

以上是 【Java】《我们一起学集合》-ArrayList 的全部内容， 来源链接： utcz.com/a/109454.html