java集合之ArrayList源码解读 帮助大家自己动手写一个ArrayList
一、我们知道ArrayList与一般数组最明显的区别是ArrayList可以存放不同类型的数据，而数组只能存放相同类型的数据。
下面我们来看一下ArrayList底层原理的实现
/**
* 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观察这段源码，我们可以知道原来ArrayList是使用Object数组来存放数据的呀！原来本质还是数组。
二、下面通过我们使用ArrayList的过程，将ArrayList的实现原理一一进行解析，最后解析完，大家能够很轻松的写一个自己的简化版ArrayList，我的目的也就达成了。
1、首先我们要new一个ArrayList对象，当然通过反射也行，这里只说最常见的情形。
下面展示ArrayList构造方法底层原理的实现，当然构造方法很多，在这里只展示无参和带大小参数的构造函数，感觉是最具代表性。
/**
* 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对象之后，我们就要往里面存放我们的数据了。
这里AarryList使用的是add方法，下面展示源码，并分析算法实现原理，同样add方法重载的版本很多，在此也只介绍最常见的
/**
* 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++;
}实现原理是：
（1） 首先判断初始容量是否足够，如果不足够，进行扩容
（2） 在容量足够的情况下，存放数组
当然上述只是大致原理，还有很多细节需要完善。例如，边界判断，扩容算法等等。当然对于写一个简单的add方法这些就足够了。详细可以参照源码。
3、有了一个存放了我们需要数据的ArrayList的容器，下面我们要做的就是如何从中获取我们所需要的数据了。
这里我们展示ArrayList获取数据的源码
/**
* 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、在说一个非常简单的方法，获取ArrayList容器的大小。
不用我贴源码，我想大家已经知道怎么实现了。
/**
* 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、有增加就会有删除，下面要说的就是删除容器的数据了。
在jdk1.8的源码中使用的时remove方法，下面展示源码
/*
* 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;
}我把核心代码粘贴出来
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
}这里再次强调ArrayList的底层实现是数组！！！
算法实现原理：
（1） 首先找到要删除的元素的下标
（2） 之后将该下标之后所有数据全部向前移动一位。
（3） 回收数据，更新容器的大小，使用elementData[--size] = null;
6、类似数据库的crud，最后再讲一下如何修改容器中的数据。
6、类似数据库的crud，最后再讲一下如何修改容器中的数据。
这里再再次强调ArrayList的底层实现是数组！！！
相信大家不用看我下面的代码就已经知道怎么写了吧！下面我就只粘贴一个非常具有代表性的
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;
}原本还想讲更多的方法的，但我觉得这些就已经够了，其它的方法要不就是直接，要不就是间接使用了上述的方法，然后在此基础上增加一些逻辑而已。所以就不在往下继续讲了。
为方便大家学习，特别找了一篇实现简单ArrayList的博客
https://www.cnblogs.com/qifengshi/p/6377614.html
在此感谢您的浏览，希望对您有所帮助！！！
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