ArrayList

类的属性

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    // 版本号
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
    // 缺省容量
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    // 空对象数组
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    // 缺省空对象数组
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    // 元素数组
    transient Object[] elementData;
    // 实际元素大小，默认为0
    private int size;
    // 最大数组容量
    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
}

构造函数

ArrayList(int)型构造函数

public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) { // 初始容量大于0
            this.elementData = new Object[initialCapacity]; // 初始化元素数组
        } else if (initialCapacity == 0) { // 初始容量为0
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; // 为空对象数组
        } else { // 初始容量小于0，抛出异常
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }

ArrayList()型构造函数

  public ArrayList() { 
        // 无参构造函数，设置元素数组为空 
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

ArrayList(Collection<? extends E>)型构造函数　　

    public ArrayList(Collection<? extends E> c) { // 集合参数构造函数
        elementData = c.toArray(); // 转化为数组
        if ((size = elementData.length) != 0) { // 参数为非空集合
            if (elementData.getClass() != Object[].class) // 是否成功转化为Object类型数组
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); // 不为Object数组的话就进行复制
        } else { // 集合大小为空，则设置元素数组为空
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    }

curd

add(E e)函数

    public boolean add(E e) { // 添加元素
        ensureCapacityInternal(size + 1); 
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

ensureCapacityInternal函数

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { // 判断元素数组是否为空数组
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); // 取较大值
        }
        
        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

ensureExplicitCapacity函数如下：

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        // 修改记录加1
        modCount++;
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

grow函数如下：

 private void grow(int minCapacity) {
        int oldCapacity = elementData.length; // 旧容量
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 新容量为旧容量的1.5倍
        if (newCapacity - minCapacity < 0) // 新容量小于参数指定容量，修改新容量,处理0-10的情况
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) // 新容量大于最大容量
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // 指定新容量
        // 拷贝扩容
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

hugeCapacity函数如下：

    private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
          //MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE-8
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }

add(int index,E element)函数：

    public void add(int index, E element) {
        rangeCheckForAdd(index);

        ensureCapacityInternal(size + 1); 
        //底层native方法调用
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                         size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }

set函数

public E set(int index, E element) {
        // 检验索引是否合法
        rangeCheck(index);
        // 保存旧值
        E oldValue = elementData(index);
        // 赋新值
        elementData[index] = element;
        // 返回旧值
        return oldValue;
    }

indexOf函数

// 从首开始查找数组里面是否存在指定元素
    public int indexOf(Object o) {
        if (o == null) { // 查找的元素为空
            for (int i = 0; i < size; i++) // 遍历数组，找到第一个为空的元素，返回下标
                if (elementData[i]==null)
                    return i;
        } else { // 查找的元素不为空
            for (int i = 0; i < size; i++) // 遍历数组，找到第一个和指定元素相等的元素，返回下标
                if (o.equals(elementData[i]))
                    return i;
        } 
        // 没有找到，返回空
        return -1;
    }

上述分析说明，ArrayList集合中允许存放null

get函数

public E get(int index) {
        // 检验索引是否合法
        rangeCheck(index);

        return elementData(index);
    }

remove函数

   public E remove(int index) {
        // 检查索引是否合法
        rangeCheck(index);
        
        modCount++;
        E oldValue = elementData(index);
        // 需要移动的元素的个数
        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        // 赋值为空，有利于进行GC
        elementData[--size] = null; 
        // 返回旧值
        return oldValue;
    }

Arrays.copyOf和System.arraycopy对比

1.System.arraycopy

/**src - 源数组。
srcPos - 源数组中的起始位置。
dest 数- 目标数组。
destPos - 目标数据中的起始位置。
length - 要复制的组元素的数量。**/
  public static native void arraycopy(Object src,  int  srcPos,
                                        Object dest, int destPos,
                                        int length);

用处：在ArrayList的add(int index,E e)和remove(int index)函数中会用到
特点：新旧数组都有了，只管移动

2.Arrays.copyOf

/**original - 要复制的数组
newLength - 要返回的副本的长度
newType - 要返回的副本的类型**/
public  static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {
        T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
            ? (T[]) new Object[newLength]
            : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
       //Math.min(original.length, newLength)防止越界
        System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
                        Math.min(original.length, newLength));
        return copy;
    }

//还有很多重载的方法
  public static short[] copyOf(short[] original, int newLength) {...}等等

用处：在ArrayList扩容的时候会用到,通过构造函数ArrayList(Collection<? extends E> c)实例化ArrayList的时候会用到。
特点：需要创建一个新数组，根据newType确定数组类型。

区别在于：System.arraycopy是Array.copyOf的一部分，当目标数组没有创建的时候，必须使用后者，如果已经有了原数组和目标数组就自己用前者