java集合之ArrayList源码解析
整体架构
ArrayList实际就是个数组结构，如图
index：数组下标
elementData：数组本身
其他基本概念：
/*** Default initial capacity.
* 数组初始大小
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/*** The size of the ArrayList (the number of elements it contains).
* 当前数组大小
* @serial
*/
private int size;
//表示当前数组被修改的版本次数protected transient int modCount = 0;
类注释：
1、可以自动扩容
2、允许put null
3、size、set、put、add、get时间复杂度O(1)
4、非线程安全（作为共享变量时存在），必要时可以使用线程安全的SynchronizedList（性能低）
public boolean add(E e) { synchronized (mutex) {// synchronized 是一种轻量锁，mutex 表示一个当前 SynchronizedList
return c.add(e);
}
}
5、增强for循环或迭代时，若数组大小改变，则抛出异常
源码解析
一、初始化：
//1、指定大小初始化public ArrayList(int initialCapacity) {
if (initialCapacity > 0) {
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
} else {
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}
//2、无参初始化 数组大小为空
//初始化时数组大小不是默认的10，第一次add时扩容为10
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
//3、指定初始数据初始化
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray();
if ((size = elementData.length) != 0) {
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
// replace with empty array.
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
二、新增、扩容、删除
新增：
public boolean add(E e) { //确保数组大小是否足够，不够执行扩容，size 为当前数组的大小
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
//直接赋值，线程不安全的
elementData[size++] = e; 对null无校验，因此可以存入null值
return true;
}
扩容：
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { //如果初始化数组大小时，有给定初始值，以给定的大小为准，不走 if 逻辑
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
//确保容积足够
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
//记录数组被修改
modCount++;
// 如果我们期望的最小容量大于目前数组的长度，那么就扩容
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
//扩容，并把现有数据拷贝到新的数组里面去
private void grow(int minCapacity) {
int oldCapacity = elementData.length;
// oldCapacity >> 1 是把 oldCapacity 除以 2 的意思 这里注意：ArrayList扩容是1+0.5倍
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
// 如果扩容后的值 < 我们的期望值，扩容后的值就等于我们的期望值
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
// 如果扩容后的值 > jvm 所能分配的数组的最大值，那么就用 Integer 的最大值
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
扩容时源码中对上下数组大小做了校验，有很清晰的数组大小溢出意识，平时开发时应借鉴
// 通过复制进行扩容
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
扩容动态图：
删除：
public boolean remove(Object o) { // 如果要删除的值是 null，找到第一个值是 null 的删除
if (o == null) {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) { 可以删除null值
fastRemove(index);
return true;
}
} else {
// 如果要删除的值不为 null，找到第一个和要删除的值相等的删除
for (int index = 0; index < size; index++)
// 这里是根据 equals 来判断值相等的，相等后再根据索引位置进行删除
if (o.equals(elementData[index])) { //找到需要删除的索引
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
//根据索引位置进行元素删除
private void fastRemove(int index) {
// 记录数组的结构要发生变动了
modCount++;
// numMoved 表示删除 index 位置的元素后，需要从 index 后移动多少个元素到前面去
// 减 1 的原因，是因为 size 从 1 开始算起，index 从 0开始算起
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
// 从 index +1 位置开始被拷贝，拷贝的起始位置是 index，长度是 numMoved
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved);
//数组最后一个位置赋值 null，帮助 GC
elementData[--size] = null;
}
三、迭代器
implement java.util.Iterator
迭代器的一些参数：
int cursor;// 迭代过程中，下一个元素的位置，默认从 0 开始。
int lastRet = -1; // 新增场景：表示上一次迭代过程中，索引的位置；删除场景：为 -1。
int expectedModCount = modCount;// expectedModCount 表示迭代过程中，期望的版本号；modCount 表示数组实际的版本号。
迭代器源码分析：
//是否存在下一个可迭代的值public boolean hasNext() {
return cursor != size;//cursor 表示下一个元素的位置，size 表示实际大小，如果两者相等，说明已经没有元素可以迭代了，如果不等，说明还可以迭代
}
//下一个可迭代的值
public E next() {
//迭代过程中，判断版本号有无被修改，有被修改，抛 ConcurrentModificationException 异常
checkForComodification();
//本次迭代过程中，元素的索引位置
int i = cursor;
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
// 下一次迭代时，元素的位置，为下一次迭代做准备
cursor = i + 1;
// 返回元素值
return (E) elementData[lastRet = i];
}
// 版本号比较
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
public void remove() {
// 如果上一次操作时，数组的位置已经小于 0 了，说明数组已经被删除完了
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
//迭代过程中，判断版本号有无被修改，有被修改，抛 ConcurrentModificationException 异常
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
// -1 表示元素已经被删除，这里也防止重复删除
lastRet = -1;
// 删除元素时 modCount 的值已经发生变化，在此赋值给 expectedModCount
// 这样下次迭代时，两者的值是一致的了
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
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