深入浅出!阿里P7架构师带你分析ArrayList集合源码,建议是先收藏再看!

ArrayList 是 Java 集合框架中比较常用的数据结构了。ArrayList是可以动态增长和缩减的索引序列,内部封装了一个动态再分配的Object[]数组

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这里我们可以看到ArrayList继承抽象类AbstractList,实现了 List 接口,同时还实现了 RandomAccess、Cloneable、Serializable 接口,所以ArrayList 是支持快速访问、复制、序列化的。

主要成员变量 // 底层存储元素的数组 transient Object[] elementData; // ArrayList的实际大小 private int size;

注意:size 才是 elementData数组中实际的元素个数,而 elementData.length 为数组的容量,表示最多可以容纳多少个元素。

// ArrayList的默认初始化容量 private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

ArrayList的默认初始容量大小为 10

// 记录对List操作的次数 protected transient int modCount = 0;

这个变量是定义在 AbstractList 中的,主要使用是在 Iterator,目的是防止在List在迭代的过程中被修改

// 空的Object类型数组 private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; // 空的Object类型数组 private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

两个空的数组有什么区别呢?简单来讲就是第一次添加元素(使用add方法)时知道elementData是从空的构造函数还是有参构造函数被初始化的。以便确认下一步的扩容机制

构造函数

ArrayList类共有三种构造函数:

无参构造函数

带有参数为初始容量initialCapacity的构造函数

带有参数为Collection集合的构造函数

1、无参构造函数 public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; }

注意:虽然在源码的注释中说该构造函数构造一个容量大小为 10 的空的ArrayList,但实际上构造函数只是给 elementData 赋值了一个空的数组(DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA),在第一次向ArrayList添加元素时容量才扩大至10的。

2、带有参数为初始容量initialCapacity的构造函数 public ArrayList(int initialCapacity) { // 如果initalCapacity大于0,直接创建一个长度Object数组赋值为elementData; if (initialCapacity > 0) { this.elementData = new Object[initialCapacity]; } // 如果initalCapcity等于0,直接将空数组EMPETY_ELEMENTDATA复制给elementData else if (initialCapacity == 0) { this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } // 如果initalCapcity小于于0,则抛出异常IllegalArgumentException else { throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); } }

当 initialCapacity 为0时则是把 EMPTY_ELEMENTDATA 赋值给 elementData。 当 initialCapacity 大于零时初始化一个大小为 initialCapacity 的 object 数组并赋值给 elementData。

3、带有参数为Collection集合的构造函数 public ArrayList(Collection<? extends E> c) { // 将 Collection 转化为数组并赋值给elementData elementData = c.toArray(); // 把elementData中元素的个数赋值给size并判断其是否为0 if ((size = elementData.length) != 0) { // 如果 size 不为零,则判断 elementData 的 class 类型是否为 Object[],不是的话则做一次转换。 if (elementData.getClass() != Object[].class) elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); } // 如果 size 为零,则把 EMPTY_ELEMENTDATA 赋值给 elementData,相当于new ArrayList(0)。 else { this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } }

该构造方法主要就是将Collection集合的实现类转换为ArrayList。

主要操作方法 add方法(添加单个元素) public boolean add(E e) { // 先确认ArrayList集合容量大小 ensureCapacityInternal(size + 1); // 先给elementData中size位置赋值为e,然后size自增 elementData[size++] = e; return true; } private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { // 如果elementData为默认的空数组,则给minCapacity赋值为初始的默认容量 if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } // modCount自增,并确定容量大于数组的长度 ensureExplicitCapacity(minCapacity); } private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { // modCount自增,修改次数加1 modCount++; // 如果minCapacity超过了数组长度,则进行扩容 if (minCapacity - elementData.length > 0) grow(minCapacity); }

上述三个函数的调用关系很简单,也很清楚。

在add方法中,每次添加元素到ArrayList中时都会先确认下集合容量大小,然后将size位置的元素赋值为e,size再进行自增。

在ensureCapacityInternal方法中先对elementData进行判断 ,如果elementData为 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 就取 DEFAULT_CAPACITY 和 minCapacity 的最大值也就是10。这就是 EMPTY_ELEMENTDATA 与 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 的区别所在。同时也验证了上面的说法:使用无参构造函数时是在第一次添加元素时初始化容量为10 。

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