【深入Java基础】ArrayList源码分析

本质为对数组的各种操作

1. 全局变量

默认长度为10

    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

空数组，作用差不多

private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

真的存放数据的数组，transient为不序列化

transient Object[] elementData;

数组大小

private int size;

2. 构造方法

指定初始容量的构造方法：

    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);
        }
    }

没有指定初始容量的构造方法：

    public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

3. 常用方法：

去除多增加的空间：

因为ArrayList是按照原数组的1.5倍增长的，所以有可能实际元素个数比自动增长的要少。比如初始化ArrayList的长度为10，则向其中添加10个元素后再增加一个元素时，容量会扩大到15个，而实际上只用了11个，所以，用trimToSize去除多增加的一部风可以节省空间。数据量很大的时候很有用。

    public void trimToSize() {
        modCount++;
        if (size < elementData.length) {
            elementData = (size == 0)
              ? EMPTY_ELEMENTDATA
              : Arrays.copyOf(elementData, size);
        }
    }

指定扩充大小：

默认的是扩充至原数组的1.5倍，但是如果我们提前知道数据的大小，提前将数组扩充至合适大小，会提高效率。比如有10000个数据需要add进ArrayList，如果不显示指定扩充大小，则会按照默认的一点点的扩充，这其中有大量的时间是花费在了数组的copy上，效率很低，而如果显示的将其一次性扩充为10000，则不会再进行扩充中的数组复制操作，大大的提高了效率。

（ensureCapacity和指定初始化容量的构造方法的效果是一样的，都是在一开始就指定了数组的大小，都能提高效率。）

  public void ensureCapacity(int minCapacity) {
        int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)
            // any size if not default element table
            ? 0
            // larger than default for default empty table. It's already
            // supposed to be at default size.
            : DEFAULT_CAPACITY;

        if (minCapacity > minExpand) {
            ensureExplicitCapacity(minCapacity);
        }
    }

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

        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

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

自动扩容的核心：

     private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;//原数组长度
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//新数组长度：old+old/2
        if (newCapacity - minCapacity < 0)//如果新长度小于指定扩容大小
            newCapacity = minCapacity;//以指定的为准
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)//如果新长度大于数组最大长度
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);//在hugeCapacity中做个溢出判断
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);//复制到新数组
    }

    private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }

添加操作：

     public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // 增量 modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

删除操作：

      public E remove(int index) {
    rangeCheck(index);//索引越界检查

    modCount++;
    E oldValue = elementData(index);

    int numMoved = size - index - 1;
    if (numMoved > 0)
    System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
     numMoved);//将elementData从第index+1个元素开始复制到elementData从index开始的numMoved个元素。
    elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work

    return oldValue;
    }

修改操作：

    public E set(int index, E element) {
        rangeCheck(index);//索引越界检查

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