List是我们常用的java集合，我们在实际项目中使用最多的就是ArrayList了，本文从源码的角度分析一下ArrayList的具体实现。

主要变量

首先从ArrayList的实例变量开始分析。

DEFAULT_CAPACITY代表了ArrayList的默认容量，即我们不指定容量的话默认为10；EMPTY_ELEMENTDATA用于标识容量为0的集合；DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA：在使用默认容量初始化时会先创建一个空的数组，只有在第一次添加元素的时候才将数组扩容为10，他代表了这个容量为0的数组；elementData：真正存放元素的数组；                                                                                      size：数组中的元素个数。还有个重要的变量我没有截图出来，因为源码写在下面了。。

MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE -8;表示List最大容量为int的最大值-8，那么为什么是-8而不是int最大值呢，因为数组作为对象的一种需要一定字节来存储元数据信息，-8是为了防止因为虚拟机差异触发溢出异常。但是其实这里的最大值在后面还可以进行扩容到最大值，这个下面会说。

构造函数

接下来看主要的构造函数：

可以看到，我们可以传递一个int值代表数组容量或者直接传递一个集合。这里有必要提的一点是，如果我们预先知道我们这个List大概需要存多少元素，我们可以在初始化的时候指定容量大小，这样避免了list自动扩容可以提高性能。

主要方法

分析完了实例变量与构造函数，让我们开始分析一下我们常用的一些方法，首先来看add方法。

我们看到在添加时首先进行了容量的校验，判断是否需要扩容以及若需要的话进行扩容操作。首先通过calculateCapacity方法计算出需要的容量大小返回minCapacity，然后再判断minCapacity是否大于目前数组的容量，如果大于的话就需要对现有数组进行扩容，我们进入相应的扩容grow方法。我们看到newCapacity的计算公式为old+old/2，如果扩容后大小比old小说明发生了溢出则将新的容量设为minCapacity。当newCapacity比我们之前定义的变量MAX_ARRAY_SIZE还要大时，就会进入hugeCapacity方法，这时我们发现此时list的最大容量最终会到达int的最大值。扩容时会调用Arrays.copyOf方法最终会调用System.arraycopy方法，这个拷贝方法是浅拷贝，也就是拷贝的引用关系。

get与set的操作就比较简单了。

先进行rangeCheck(index)判断index是否超出数组大小，然后就是简单的数组下标操作。

接下来看remove方法

移除指定下标方法原理就是将数组整个向前移动一位（实际是拷贝）即可，最后将size下标的元素置空。

移除指定元素的方法原理也很简单，首先是对null元素做了判断，然后是进行相应的查找，查找到第一个相等的元素就调用fastRemove方法进行删除并返回true，若集合中没有相应的元素即返回false。fastRemove方法的原理其实就是移除指定下标方法的原理。

接下来就是list的迭代器了，我们通常通过迭代器来遍历List，这里就有个问题，为什么JDK不让我直接操作elementData数组呢，这个就是设计模式的一种--迭代器模式，他提供了顺序遍历聚合对象的一种方式，而又不用暴露对象的内部表示，这样不管我们内部的表示是怎样的都可以通过迭代器来进行访问，同时屏蔽了内部细节也保证了安全性。迭代器还有个用途就是用于在迭代的过程中删除元素，假如我们直接使用集合的remove方法进行删除操作的话会报经典的并发修改异常。

关于并发修改异常

我们先来分析一下并发修改的发生原因

iterator的next与remove方法

我们使用next方法进行迭代时，如果调用了List的remove方法（注意并不是iterator的remove）则会发生并发修改异常，因为remove方法对modCount进行了++操作，而next方法中调用了checkForComodification进行了expectedModCount =modCount的判断，其中expectedModCount是初始化迭代器时就指定为expectedModCount ==modCount，那么当remove后下次调用next后checkForComodification条件不成立则抛出并发修改异常。

我们来看iterator是怎么解决的。其实就一行代码，调用了list的remove方法后，执行了expectedModCount =modCount，这样下次next条件就成立了。

需要注意的是只有在使用增强for循环或者使用迭代器遍历的时候使用集合的remove方法进行删除的时候才会出异常。使用普通的for循环时若是从 0-size 进行进行遍历，删除可能会漏元素而不会报错。从size-0进行遍历则可以正确删除，虽然正确，还是推荐使用迭代器的remove方法进行删除。

接着分析迭代器：

List的迭代器有俩种，一种是通用的iterator，一种是List在迭代器的基础上进行了增强的listIterator

他继承于Itr即普通的迭代器，然后添加了获取上一个元素的方法。

ArrayList线程不安全分析

我们主要看add方法，
ensureCapacityInternal(size +1);
elementData[size++] = e;
第一个线程不安全的操作：会先检查数组容量，再进行赋值。假设现在数组容量为5，数组中已有4个元素，线程1检查ensureCap方法可以容纳，线程2检查ensureCap方法可以容纳，线程1添加元素，size变为10，线程2添加元素，但是数组并未扩容，size=10超过容量大小索引溢出异常。
第二个不安全的操作：elementData[size++] = e;这行，可以拆分为
elementData[size] = e;
size = size + 1;
线程1设置索引为size值为val，线程2设置索引size值为val2，线程1size+1，线程2size+1，导致元素丢失。
如果需要使用线程安全的list，可以使用SynchronizedList，它是在方法上添加synchronized关键字实现，也可以使用效率更高CopyOnWriteArrayList，他可以保证最终一致性，会在add的时候进行加锁控制，适合读多写少的场景

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