引言
ArrayList在平常工作中是用的最多的容器之一，本文將從JDK8源碼(相比JDK7有一點改變)對ArrayList進行分析，讓我們一起來解開它神祕的面紗：
1、ArrayList結構圖
從下面的圖中，我們可以看到ArrayList繼承自AbstractList，實現了 List 、RandomAccess、Cloneable、Serializable接口，所以ArrayList 是支持快速訪問、複製、序列化的。
2.分析源碼
現在，正式開始擼源碼，我們分析的順序是從對象的屬性，構造方法，常用方法進行分析
2.1、屬性
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/**
* Shared empty array instance used for empty instances.
*/
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* 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 = {};
private transient Object[] elementData;
private int size;
//...省略部分代碼
}
- DEFAULT_CAPACITY：默認容量，即爲初始值大小
- EMPTY_ELEMENTDATA：共享的空數組，用於初始化空實例
- DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA ：共享的空數組，用於初始化空實例
- elementData：ArrayList內部結構，是一個Object[]類型的數組，用transient修飾
- size：數組長度大小
註釋：DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA這個屬性是JDK8新增的，從英文註釋我們也能理解其中的意思，不過稍後我們分析add方法就更直觀的明白它和EMPTY_ELEMENTDATA的區別了。
2.2、構造方法
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
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);
}
}
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;
}
}
- 第一個是默認的構造方法，它將創建一個空數組
- 表示接受指定地容量值，初始化創建數組，建議在可估算數組大小時,創建ArrayList可指定
- 接收一個Collection的實體，將該Collection實體轉換爲ArrayList對象
2.3、add方法
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
該方法只有三行，我們來看第一行擴容方法
2.3.1、擴容
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
//標記1
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
//標記2
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
//標記3
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
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);
}
- 標記1處的方法邏輯爲：判斷初始化是否使用默認構造方法（EMPTY_ELEMENTDATA是初始化容量爲0，DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA使用默認構造方法，沒有初始化容量）若是，則設置初始化大小爲默認的值10,否則使用傳入的參數。之前的小思考問題，大家現在應該清楚了。
- 標記2處方法的邏輯爲：若長度大於數組長度，則擴容
- 標記3處方法的邏輯爲：
1、擴容的大小爲1.5倍原數組長度
2、若值newCapacity比傳入值minCapacity還要小，則使用傳入minCapacity，若newCapacity比設定的最大數組容量大，則使用最大整數值
3、複製原來的數組到新數組，並將引用地址指向新數組對象
2.3.2、賦值
將添加的值放置到size++的位置上（注意該步驟是非線程安全的）
2.3.3、返回
返回true
3、總結
- ArrayList是基於數組實現的，它的內存儲元素的數組爲 elementData;elementData的聲明爲：transient Object[] elementData;
- ArrayList中EMPTY_ELEMENTDATA和DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA的使用；這兩個常量，使用場景不同。前者是用在用戶通過ArrayList(int initialCapacity)該構造方法直接指定初始容量爲0時，後者是用戶直接使用無參構造創建ArrayList時。
- ArrayList的擴容計算爲 newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity » 1)，大概是1.5倍，且不會無限擴容。
結束語
限於篇幅，本篇只詳細分析ArrayList裏面的add方法源碼，對於開發人員來講，最重要的就是記住初始化的ArrayList的時候一定要指定初始容量，否則擴容非常消耗性能，其次就是ArrayList是非線程安全的。
如果本篇的分析對大家有用，請大家點一個贊！