读源码之ArrayList

简单剖析下常用的ArrayList类的源码

ArrayList的核心还是基于数组实现的。

//实现了Serializable接口,因此它支持序列化,能够通过序列化传输
//实现了RandomAccess接口,支持快速随机访问,实际上就是通过下标序号进行快速访问
//实现了Cloneable接口,能被克隆。
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    //提供序列化用的
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
    
    //默认的初始容量为10
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    
    //...
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    
    //arraylist用来保存对象的数组,transient告诉序列化的时候不要管这个数组
    transient Object[] elementData;
    
    //arraylist的大小
    private int size;
    
    //构造函数,不能传入负数,否则报错,然后初始化elementData数组的大小
    public ArrayList(int initialCapacity) {
        super();
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        this.elementData = new Object[initialCapacity];
    }
    
    /*
  空构造函数,以前的代码直接初始化容量为10的容量数组:this(10)
  现在Android Api25中,这里直接初始化一个空数组,等add的时候再设置容量为10
  懒加载模式
   */
    public ArrayList() {
        super();
        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
    
    //构造函数,将c集合里面的东西放array里面
    public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        elementData = c.toArray();
        size = elementData.length;
        // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
        if (elementData.getClass() != Object[].class)
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
    }
    
    /*
  将array的size设为实际size大小
  modCount表示修改的次数,给迭代器iterator用的,实现fail-fast机制
  用于多线程的时候modCount不一致,快速抛出异常
   */
    public void trimToSize() {
        modCount++;
        if (size < elementData.length) {
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
        }
    }
    
    //这个方法就是确保array的容量至少为minCapacity
    public void ensureCapacity(int minCapacity) {
        int minExpand = (elementData != EMPTY_ELEMENTDATA)
            // any size if real element table
            ? 0
            // larger than default for empty table. It's already supposed to be
            // at default size.
            : DEFAULT_CAPACITY;

        if (minCapacity > minExpand) {
            ensureExplicitCapacity(minCapacity);
        }
    }
    
    //接上面的方法,增加修改次数,判断需要的最小容量大于实际容量再操作
    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }
    
    /*
  以前增加的容量为old的三分之二再加一:
  int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1
  现在增加的容量为old的二分之一:
  int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)
   */
    private void grow(int minCapacity) {
        int oldCapacity = elementData.length;
        //右移一位表示除以2
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        //这个newCapacity < minCapacity的代码下面这样写有什么优势?
        //下面主要是判断oldCapacity=1的情况下,newCapacity其实等于oldCapacity的情况?
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }
    
    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
    
    private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }
    
    public int size() {return size;}
    
    public boolean isEmpty() {return size == 0;}
    
    //判断包含
    public boolean contains(Object o) {
        return indexOf(o) >= 0;
    }
    
    //这里先判断null对象,非null的对象是通过equals()来判断的
    public int indexOf(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int i = 0; i < size; i++)
                if (elementData[i]==null)
                    return i;
        } else {
            for (int i = 0; i < size; i++)
                if (o.equals(elementData[i]))
                    return i;
        }
        return -1;
    }
    
    //反过来查询返回第一个的i
    public int lastIndexOf(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int i = size-1; i >= 0; i--)
                if (elementData[i]==null)
                    return i;
        } else {
            for (int i = size-1; i >= 0; i--)
                if (o.equals(elementData[i]))
                    return i;
        }
        return -1;
    }
    
    //浅拷贝,并且将修改次数置0
    public Object clone() {
        try {
            ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();
            v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
            v.modCount = 0;
            return v;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            // this shouldn't happen, since we are Cloneable
            throw new InternalError(e);
        }
    }
    
    //转化为数组
    public Object[] toArray() {
        return Arrays.copyOf(elementData, size);
    }
    
    /*
  返回ArrayList元素组成的数组
  如果数组a的容量小于list,则新建一个数组,反之直接复制到数组
   */
    public <T> T[] toArray(T[] a) {
        if (a.length < size)
            // Make a new array of a's runtime type, but my contents:
            return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());
        System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);
        if (a.length > size)
            a[size] = null;
        return a;
    }
    
    //取出列表中指定的元素
    public E get(int index) {
        if (index >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));

        return (E) elementData[index];
    }
    
    //替换指定位置的元素
    public E set(int index, E element) {
        if (index >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));

        E oldValue = (E) elementData[index];
        elementData[index] = element;
        return oldValue;
    }
    
    //添加元素
    public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
    
    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        //和ensureExplicitCapacity的区别在这里
        //如果是一开始没有指定大小的初始化list,则比较默认的容量和传入的值哪个大,就用哪个
        //反正不要小于10即DEFAULT_CAPACITY
        if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }

        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }
    
    //添加元素到指定位置,指定位置和之后的元素后移一个位置
    public void add(int index, E element) {
        if (index > size || index < 0)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));

        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                         size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }
    
    //删除指定位置的元素,就是将指定位置后面的元素都往前挪一个位置,再把最后一个元素置空,交给垃圾回收器处理
    public E remove(int index) {
        if (index >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));

        modCount++;
        E oldValue = (E) 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;
    }
    
    //移除指定元素对象
    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;
    }
    
    //上面的内部方法,原理主要还是找出那个对象的位置,然后跟remove(index)类似
    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
    }
    
    //将所有元素置空,交给gc处理
    public void clear() {
        modCount++;

        // clear to let GC do its work
        for (int i = 0; i < size; i++)
            elementData[i] = null;

        size = 0;
    }
    
    //将c集合转化为数组,然后拷贝到list数组后面
    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount
        System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
        size += numNew;
        return numNew != 0;
    }
    
    //上面一个方法指定位置的拷贝
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        if (index > size || index < 0)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));

        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount

        int numMoved = size - index;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
                             numMoved);

        System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
        size += numNew;
        return numNew != 0;
    }
    
    //保护方法,不是供程序员调用的,核心还是拷贝方法,将移除的那些置空
    protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
        // Android-changed : Throw an IOOBE if toIndex < fromIndex as documented.
        // All the other cases (negative indices, or indices greater than the size
        // will be thrown by System#arrayCopy.
        if (toIndex < fromIndex) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("toIndex < fromIndex");
        }

        modCount++;
        int numMoved = size - toIndex;
        System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex,
                         numMoved);

        // clear to let GC do its work
        int newSize = size - (toIndex-fromIndex);
        for (int i = newSize; i < size; i++) {
            elementData[i] = null;
        }
        size = newSize;
    }
    
    //序列化的写入,读取,迭代器部分
    ...
    
}

其他注意的就是ArrayList基于数组实现,可以通过下标索引直接查找到指定位置的元素,因此查找效率高,但每次插入或删除元素,就要大量地移动元素,插入删除元素的效率低;在查找给定元素索引值等的方法中,源码都将该元素的值分为null和不为null两种情况处理,ArrayList中允许元素为null。

自己先看一遍源码再看别人的分析效果棒棒的,参考:
ArrayList源码剖析

最后编辑于
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