深入理解JAVA集合系列四：ArrayList源码解读

Z时代
2024-01-10
分类：综合

java

在开始本章内容之前，这里先简单介绍下List的相关内容。

List的简单介绍

有序的collection，用户可以对列表中每个元素的插入位置进行精确的控制。用户可以根据元素的整数索引（在列表中的位置）访问元素，并搜索列表中的元素。列表通常允许重复的元素，且允许null元素的存放。

ArrayList的简单介绍

JDK中这样定义ArrayList：List接口的大小可变数据的实现。

主要有以下特点：

1、有序

2、线程不安全

3、元素可以重复

4、可以存放null值

顾名思义，取名ArrayList是因为其内部是用一个大小可变的数组存储元素，也就是说底层是一个动态数组。

add方法解读

List<String> li = new ArrayList<String>();
li.add("33");

先看这个构造函数：

 public ArrayList() {
    this(10);
    }

1  public ArrayList(int initialCapacity) {
2     super();
3         if (initialCapacity < 0)
4             throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
5                                                initialCapacity);
6     this.elementData = new Object[initialCapacity];
7     }

这里先定义默认的初始容量为10，然后构建了一个容量为10的数组elementData；这个elementData数组就是ArrayList底层存放元素的数组，且元素是Object类型。该数组的源码定义也了解下：

private transient Object[] elementData;

再来看ADD方法：

 1 public void add(int index, E element) {
 2     if (index > size || index < 0)
 3         throw new IndexOutOfBoundsException(
 4         "Index: "+index+", Size: "+size);
 5 
 6     ensureCapacity(size+1);  // Increments modCount!!
 7     System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
 8              size - index);
 9     elementData[index] = element;
10     size++;
11     }

1、第6行的扩容部分后面再解释，其余的比较简单，我们直接看第7行。调用的是System.arraycopy的方法。

2、第一次看到这个方法有点搞不懂，先来解释下：System.arraycopy(src, srcPos, dest, destPos, length);

第一个参数表示的是要被复制的数组；第二个参数表示数组中从第几个元素开始复制。

第三个参数表示复制到哪个数组；第四个参数表示复制到那个数组从哪个元素开始；第五个参数表示要复制的长度

3、解释完这个方法就很清楚了，add方法就是将数组中待添加元素的位置后面所有的元素（包括该位置），通过copy的复制方法，全部后移一个位置。然后将待添加的元素放到指定的位置上。当然这个数组可能是原数组，也可能是经过第6行代码扩容之后新的数组。

扩容

扩容，动态扩容，也就是前面所提到的ArrayList的底层是由一个动态变化的数组实现的。

 1 public void ensureCapacity(int minCapacity) {
 2     modCount++;
 3     int oldCapacity = elementData.length;
 4     if (minCapacity > oldCapacity) {
 5         Object oldData[] = elementData;
 6         int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;
 7             if (newCapacity < minCapacity)
 8         newCapacity = minCapacity;
 9             // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
10             elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
11     }
12     }

1、我们看扩容的算法，也就是在旧容量的基础上，扩大1.5倍再加上1。至于为什么是这样一个算法，我也没明白。但是JDK开发人员肯定是在这方面做过思考的：不能一次性扩容太大，会造成内存空间的浪费；也不能扩容得不够，否则下一次扩容的操作会很快到来。我猜想应该是基于这样的考虑才设计了这样一个算法。

2、扩容结束后，就是将旧数组里面的元素全部复制到新的数组里。并且新数组还是通过elementData变量来引用。

remove方法解读

我们先来看下该方法的源码：

 1  public E remove(int index) {
 2     RangeCheck(index);
 3 
 4     modCount++;
 5     E oldValue = (E) elementData[index];
 6 
 7     int numMoved = size - index - 1;
 8     if (numMoved > 0)
 9         System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
10                  numMoved);
11     elementData[--size] = null; // Let gc do its work
12 
13     return oldValue;
14     }

其实这个remove的方法处理的过程也比较简单：

1、第2行代码是用来检测数组下标是否越界。

2、然后取出该位置上的数组元素。

3、通过arryCopy方法将待删除元素之后的所有元素往前一个位置复制。（注意，这个动作是先复制，然后粘贴）。

4、这个时候最后一个位置上的元素就是多余的，所以才有了第11行的处理，将其置为null。