掌握这些，ArrayList就不用再学了（下）

  • Z时代
  • 2024-01-10
  • 分类：综合

coding

书接上文：掌握这些，ArrayList就不用再学了（上）

minCapacity 是个啥（重要）

说这个之前，你先得搞清楚这个 minCapacity 是啥，它现在其实就是底层数组将要添加的第几个元素，看看上一步

 ensureCapacityInternal(size + 1);

这里 size+1 了，所以现在 minCapacity 相当于是 1，也就是说将要向底层数组添加第一个元素，这一点的理解很重要，所以从 minCapacity 的字面意思理解也就是“最小容量”，我现在将要添加第一个元素，那你至少给我保证底层数组有一个空位置，不然怎么放数据嘞。

重点来了，因为第一次添加，底层数组没有一个位置，所以需要先确定下来一共有多少个位置，就是献给数组一个默认的长度

于是这里给重新赋值了（只有第一次添加数据才会执行这步，这一步就是为了指定默认数组长度的，指定一次就 ok 了）

minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);

这怎么赋值的应该知道嘛，哪个大取哪个，那我们要看看 DEFAULT_CAPACITY 是多少了

/**
     * Default initial capacity.
     */
privatestaticfinalint DEFAULT_CAPACITY = 10;

ok，明白了，这就是 ArrayList 的底层数组 elementData 初始化容量啊，是 10，记住了哦，那么现在 minCapacity 就是 10 了，我们再接着看下面的代码，也即是：

ensureExplicitCapacity(minCapacity);

进去看看吧：

privatevoidensureExplicitCapacity(int minCapacity){
        modCount++;

// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

也比较简单，现在底层数组长度肯定还不到 10 啊，所以我们继续看 grow 方法

privatevoidgrow(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);
    }

咋一看，判断不少啊，干啥的都是，突然看到了 Arrays.copyOf，知道这是啥吧，上面可是特意讲过的，原来这是要进行数组拷贝啊，那这个 elementData 就是原来的数组，newCapacity 就是新数组的容量

我们一步步来看代码，首先是

int oldCapacity = elementData.length;

得到原来数组的容量，接着下一步：

int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

这是得到新容量的啊，不过后面的这个 oldCapacity >> 1 有点看不懂啊，其实这 oldCapacity >> 1 就相当于 oldCapacity /2，这是移位运算，感兴趣的自行搜索学习。

知道了，也就是扩容为原来的 1.5 倍，接下来这一步：

if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;

因为目前数组长度为 0，所以这个新的容量也是 0，而 minCapacity 则是 10，所以会执行方法体内的赋值操作，也就是现在的新容量成了 10。

接着这句代码就知道怎么回事了

elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);

不知道你发现没，这里饶了一大圈，就是为了创建一个默认长度为 10 的底层数组。

底层数组长度要看 ensureCapacityInternal

ensureCapacityInternal 这个方法就像个守卫，时刻监视着数组容量，然后过来一个数值，也就是说要向数组添加第几个数据，那 ensureCapacityInternal 需要思考思考了，思考啥呢？当然是看底层数组有没有这么大容量啊，比如你要添加第 11 个元素了，那底层数组长度最少也得是 11 啊，不然添加不了啊，看它是怎么把关的

privatevoidensureCapacityInternal(int minCapacity){
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }

        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

记住了这段代码

if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }

它的存在就是为了一开始创建默认长度为 10 的数组的，当添加了一个数据之后就不会再执行这个方法，所以重难点是这个方法：

ensureExplicitCapacity(minCapacity);

也就是真正的把关在这里，看它的实现：

privatevoidensureExplicitCapacity(int minCapacity){
        modCount++;

// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

怎么样，看明白了吧，比如你要添加第 11 个元素，可是我的底层数组长度只有 10，不够啊，然后执行 grow 方法，干嘛执行这个方法，它其实就是用来扩容的，不信你再看看它的实现，上面已经分析过了，这里就不说了。

假如你要添加第二个元素，这里底层数组长度为 10，就不需要执行 grow 方法，因为根本不需要扩容啊，所以这一步实际啥也没做（有个计数操作）：然后就直接在相应位置赋值了。

小结

所以这里很重要的一点就是理解这一步传入的值的意义：

ensureCapacityInternal(size + 1);

简单点就是要向底层数组中添加第几个元素了，然后开始进行一系列的判断，容量够的话直接返回，直接赋值，不够的话就执行 grow 方法开始扩容。

主要判断就在这里：

privatevoidensureExplicitCapacity(int minCapacity){
        modCount++;

// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

具体的扩容是这里

privatevoidgrow(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);
    }

这里需要注意这段代码

if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;

这段代码只有在第一次添加数据的时候才会执行，也是为创建默认长度为 10 的数组做准备的，因为这个时候原本数组长度为 0，扩容后也是 0，而 minCapacity 为默认值 10，所以会执行这段代码。

但是一旦添加数据之后，底层数组默认就是 10 了，再加上之前的判断，这里的 newCapacity 一定会比 minCapacity 大，这个点需要了解。

看看 ArrayList 的有参构造函数

我们上面着重分析了下 ArrayList 的无参构造函数，下面再来看看它的有参构造函数：

ArrayList arrayList1 = new ArrayList(100);

看看这个构造函数张啥样？

publicArrayList(int initialCapacity){
if (initialCapacity > 0) {
this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } elseif (initialCapacity == 0) {
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
thrownew IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }

我去，这不就是直接创建嘛，然后还有这个：

elseif (initialCapacity == 0) {
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        }

我们看看这个 EMPTY_ELEMENTDATA

privatestaticfinal Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
privatestaticfinal Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

ok，现在你可以回答我们开篇提的那个问题了吧。

我们以上对 ArrayList 的源码有了一定的认识之后，我们再来看看 ArrayList 的读取，替换和删除操作时怎样的？

ArrayList 的其他操作

经过上面的分析，我相信你对 ArrayList 的其他诸如读取删除等操作也没啥问题，一起来看下。

读取操作

看源码

public E get(int index){
        rangeCheck(index);

return elementData(index);
    }

代码很简单，rangeCheck 就是用来判断数组是否越界的，然后直接返回下标对应的值。

删除操作

看源码

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;
    }

代码相对来说多一些，要理解这个，可以仔细看看我上面对“关于数组删除的一些思考”的分析，这里是一样的道理。

替换操作

看源码

public E set(int index, E element){
        rangeCheck(index);

        E oldValue = elementData(index);
        elementData[index] = element;
return oldValue;
    }

其实就是把原来的值覆盖，没啥问题吧 ????

和 vector 很像

这个想必大家都知道，ArrayList 和 vector 是很像的，前者是线程不安全，后者是线程安全，我们看一下 vector 一段源码就明白了

publicsynchronizedbooleanadd(E e){
        modCount++;
        ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
        elementData[elementCount++] = e;
returntrue;
    }

没错，区别就是这么明显！

总结

到这里，我们基本上把 ArrayList 的相关重点都过了一遍，对于 ArrayList 来说，重点就是分析它的无参构造函数的执行，经过分析，我们知道了它有个数组拷贝的操作，这块是会影响到它的一些操作的时间复杂度的，关于这点，就留给大家取思考吧！

好了，今天就到这里，大家如果有什么问题，欢迎留言，一起交流学习！

感谢阅读

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