java 学习之四 ArrayList

ArrayList的主要特点

ArrayList比较适合顺序添加、随机访问的场景。

ArrayList允许元素数目为空

ArrayList允许重复数据

       ArrayList是元素有序  （指的是插入和取出顺序相同）

        ArrayList是非线程安全

添加元素

有这么一段代码：

public static void main(String[] args)
{
    List<String> list = new ArrayList<String>();
    list.add("000");
    list.add("111");
}

看下底层会做什么，进入add方法的源码来看一下：

1 public boolean add(E e) {
2 ensureCapacity(size + 1);  // Increments modCount!!
3 elementData[size++] = e;
4 return true;
5 }

先不去管第2行的ensureCapacity方法，这个方法是扩容用的，底层实际上在调用add方法的时候只是给elementData的某个位置添加了一个数据而已，用一张图表示的话是这样的：

多说一句，我这么画图有一定的误导性。elementData中存储的应该是堆内存中元素的引用，而不是实际的元素，这么画给人一种感觉就是说elementData数组里面存放的就是实际的元素，这是不太严谨的。不过这么画主要是为了方便起见，只要知道这个问题就好了。

扩容

我们看一下，构造ArrayList的时候，默认的底层数组大小是10：  （有的地方看到的写的是16）

public ArrayList() {
this(10);
}

那么有一个问题来了，底层数组的大小不够了怎么办？答案就是扩容，这也就是为什么一直说ArrayList的底层是基于动态数组实现的原因，动态数组的意思就是指底层的数组大小并不是固定的，而是根据添加的元素大小进行一个判断，不够的话就动态扩容，扩容的代码就在ensureCapacity里面：

public void ensureCapacity(int minCapacity) {
   <span>	</span> modCount++;
<span>	</span>int oldCapacity = elementData.length;
<span>	</span>if (minCapacity > oldCapacity) {
  <span>		</span>Object oldData[] = elementData;
        <span>	</span>int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;
        <span>	</span>if (newCapacity < minCapacity)
    <span>		</span>newCapacity = minCapacity;
        <span>	</span>// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        <span>	</span>elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
<span>	</span>}
}

看到扩容的时候把元素组大小先乘以3，再除以2，最后加1。可能有些人要问为什么？我们可以想：

1、如果一次性扩容扩得太大，必然造成内存空间的浪费

2、如果一次性扩容扩得不够，那么下一次扩容的操作必然比较快地会到来，这会降低程序运行效率，要知道扩容还是比价耗费性能的一个操作

所以扩容扩多少，是JDK开发人员在时间、空间上做的一个权衡，提供出来的一个比较合理的数值。最后调用到的是Arrays的copyOf方法，将元素组里面的内容复制到新的数组里面去：

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);
       System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
                        Math.min(original.length, newLength));
       return copy;
}

用一张图来表示就是这样的：

删除元素

接着我们看一下删除的操作。ArrayList支持两种删除方式：

1、按照下标删除

2、按照元素删除，这会删除ArrayList中与指定要删除的元素匹配的第一个元素

对于ArrayList来说，这两种删除的方法差不多，都是调用的下面一段代码：

int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
    System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
             numMoved);
elementData[--size] = null; // Let gc do its work

其实做的事情就是两件:

1、把指定元素后面位置的所有元素，利用System.arraycopy方法整体向前移动一个位置

2、最后一个位置的元素指定为null，这样让gc可以去回收它

比方说有这么一段代码：

public static void main(String[] args)
{
    List<String> list = new ArrayList<String>();
    list.add("111");
    list.add("222");
    list.add("333");
    list.add("444");
    list.add("555");
    list.add("666");
    list.add("777");
    list.add("888");
    list.remove("333");
}