java集合之ArrayList源碼解讀 幫助大家自己動手寫一個ArrayList
一、我們知道ArrayList與一般數組最明顯的區別是ArrayList可以存放不同類型的數據，而數組只能存放相同類型的數據。
下面我們來看一下ArrayList底層原理的實現
/**
* The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
* The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any
* empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
* will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
*/
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access觀察這段源碼，我們可以知道原來ArrayList是使用Object數組來存放數據的呀！原來本質還是數組。
二、下面通過我們使用ArrayList的過程，將ArrayList的實現原理一一進行解析，最後解析完，大家能夠很輕鬆的寫一個自己的簡化版ArrayList，我的目的也就達成了。
1、首先我們要new一個ArrayList對象，當然通過反射也行，這裏只說最常見的情形。
下面展示ArrayList構造方法底層原理的實現，當然構造方法很多，在這裏只展示無參和帶大小參數的構造函數，感覺是最具代表性。
/**
* Shared empty array instance used for default sized empty instances. We
* distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when
* first element is added.
*/
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};/**
* Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}/**
* Constructs an empty list with the specified initial capacity.
*
* @param initialCapacity the initial capacity of the list
* @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity
* is negative
*/
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、有了ArrayList對象之後，我們就要往裏面存放我們的數據了。
這裏AarryList使用的是add方法，下面展示源碼，並分析算法實現原理，同樣add方法重載的版本很多，在此也只介紹最常見的
/**
* A version of rangeCheck used by add and addAll.
*/
private void rangeCheckForAdd(int index) {
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}/**
* Appends the specified element to the end of this list.
*
* @param e element to be appended to this list
* @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
*/
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}/**
* Inserts the specified element at the specified position in this
* list. Shifts the element currently at that position (if any) and
* any subsequent elements to the right (adds one to their indices).
*
* @param index index at which the specified element is to be inserted
* @param element element to be inserted
* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
*/
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++;
}實現原理是：
（1） 首先判斷初始容量是否足夠，如果不足夠，進行擴容
（2） 在容量足夠的情況下，存放數組
當然上述只是大致原理，還有很多細節需要完善。例如，邊界判斷，擴容算法等等。當然對於寫一個簡單的add方法這些就足夠了。詳細可以參照源碼。
3、有了一個存放了我們需要數據的ArrayList的容器，下面我們要做的就是如何從中獲取我們所需要的數據了。
這裏我們展示ArrayList獲取數據的源碼
/**
* Returns the element at the specified position in this list.
*
* @param index index of the element to return
* @return the element at the specified position in this list
* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
*/
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
return elementData(index);
}4、在說一個非常簡單的方法，獲取ArrayList容器的大小。
不用我貼源碼，我想大家已經知道怎麼實現了。
/**
* The size of the ArrayList (the number of elements it contains).
*
* @serial
*/
private int size;/**
* Returns the number of elements in this list.
*
* @return the number of elements in this list
*/
public int size() {
return size;
}5、有增加就會有刪除，下面要說的就是刪除容器的數據了。
在jdk1.8的源碼中使用的時remove方法，下面展示源碼
/*
* Private remove method that skips bounds checking and does not
* return the value removed.
*/
private void fastRemove(int index) {
modCount++;
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
}/**
* Removes the element at the specified position in this list.
* Shifts any subsequent elements to the left (subtracts one from their
* indices).
*
* @param index the index of the element to be removed
* @return the element that was removed from the list
* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
*/
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue = elementData(index);
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
}/**
* Removes the first occurrence of the specified element from this list,
* if it is present. If the list does not contain the element, it is
* unchanged. More formally, removes the element with the lowest index
* <tt>i</tt> such that
* <tt>(o==null ? get(i)==null : o.equals(get(i)))</tt>
* (if such an element exists). Returns <tt>true</tt> if this list
* contained the specified element (or equivalently, if this list
* changed as a result of the call).
*
* @param o element to be removed from this list, if present
* @return <tt>true</tt> if this list contained the specified element
*/
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
fastRemove(index);
return true;
}
} else {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}我把核心代碼粘貼出來
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}/*
* Private remove method that skips bounds checking and does not
* return the value removed.
*/
private void fastRemove(int index) {
modCount++;
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
}這裏再次強調ArrayList的底層實現是數組！！！
算法實現原理：
（1） 首先找到要刪除的元素的下標
（2） 之後將該下標之後所有數據全部向前移動一位。
（3） 回收數據，更新容器的大小，使用elementData[--size] = null;
6、類似數據庫的crud，最後再講一下如何修改容器中的數據。
6、類似數據庫的crud，最後再講一下如何修改容器中的數據。
這裏再再次強調ArrayList的底層實現是數組！！！
相信大家不用看我下面的代碼就已經知道怎麼寫了吧！下面我就只粘貼一個非常具有代表性的
public E set(int index, E e) {
rangeCheck(index);
checkForComodification();
E oldValue = ArrayList.this.elementData(offset + index);
ArrayList.this.elementData[offset + index] = e;
return oldValue;
}原本還想講更多的方法的，但我覺得這些就已經夠了，其它的方法要不就是直接，要不就是間接使用了上述的方法，然後在此基礎上增加一些邏輯而已。所以就不在往下繼續講了。
爲方便大家學習，特別找了一篇實現簡單ArrayList的博客
https://www.cnblogs.com/qifengshi/p/6377614.html
在此感謝您的瀏覽，希望對您有所幫助！！！
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