ArrayList詳解及源碼分析

一、ArrayList繼承及實現體系

二、屬性介紹：

ArrayList內部維護了一個Object類型的數組，數組有角標，特點就是查詢快，但是增刪就相對來說慢一些，所以，如果對數據查詢的多，增刪的少就用ArrayList來維護數據。

  //默認初始容量
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

  //給指定容量的ArrayList一個空的對象數組
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

  //給默認容量的ArrayList一個空的對象數組
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

  對象數組
    transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access

    //容量大小
    private int size;

    //最大容量2的31次方-1-8
    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

三、初始化方法介紹：

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);
        }
    }

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

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    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;
        }
    }

之後所有對ArrayList的操作都是對elementData的操作，所以初始化方法主要是針對elementData來進行初始化

1.public ArrayList(int initialCapacity)
當初始化容量大於0時——new 一個新的對象數組，大小爲initialCapacity，賦給屬性elementData；
當初始化容量等於0時——將屬性EMPTY_ELEMENTDATA賦給屬性elementData
2.public ArrayList()
無參的構造函數，將屬性DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA賦給屬性elementData
3.public ArrayList(Collection<? extends E> c)
將傳入的collection類型的集合賦給屬性elementData

三、增刪方法

ArrayList的方法都是線程不安全的方法，即當一個人對ArrayList中進行增加，另一個人對ArrayList進行修改時，則會出現線程安全問題

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

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

        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                         size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }

1.boolean add(E e)；

①首先，調用ensureCapacityInternal(int minCapacity)方法

//參數爲當前數組的大小size+1
 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
    }

②裏面調用了calculateCapacity(elementData, minCapacity)方法，
----如果是第一次添加元素，且初始化ArrayList是無參構造，那麼該方法就會返回10跟size+1（0+1）中的最大值，10
----如果初始化時已經指定大小或elementData已經有元素了，那麼該方法就會返回size+1

 private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        return minCapacity;
    }

③然後繼續調用ensureExplicitCapacity(int minCapacity)方法：修改次數加一
——如果是第一次往無參構造出來的ArrayList裏添加元素，minCapacity爲10，調用grow()方法
——其他情況則判斷minCapacity是否比當前elementData的長度大，若大則調用grow()方法，minCapacity對應着size+1，elementData對應着數組緩衝區的大小 （size是真實容量，不等同與elementData的大小！）

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

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

④grow(int minCapacity)
——在③中第一種情況下，grow方法會將elementData的大小擴充至10
——其他情況：①若擴充之後的大小newCapcity還比添加元素之後的size小，則將elementData擴容至size
②若擴容之後newCapcity比添加元素之後的size大，則擴容至newCapcity

舉個例子，若elementData中有10個元素了（size=10），且elementData的長度爲10，當調用add(“xxx”)方法時,走到grow(11)，newCapcity=10+10>>1=10+5=15，但15-11>0，則擴容至15

 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);

⑤ elementData[size++] = e;將元素添加至末尾

2. add(int index, E element)
   ①rangeCheckForAdd(int index)，檢查插入位置是否合法

private void rangeCheckForAdd(int index) {
        if (index > size || index < 0)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
    }

②ensureCapacityInternal(size + 1);——操作次數+1，確保緩衝區容量夠加入元素
③System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,size - index);——重新複製一份elementData，並給新加入的元素留個位置
④elementData[index] = element;——賦值
⑤size++;——size+1

ArrayList最重要的就是擴容機制，理解了擴容機制，其他的方法都不是很複雜

對於ArrayList跟vector來說，他們對內部數組的操作方法都是通過複製數組來完成的，而這就是它們跟LinkedList對於增刪操作效率較低的原因