JDK源码阅读—ArrayList的实现

1 继承结构图

ArrayList继承AbstractList,实现了List接口

2 构造函数

transient Object[] elementData;    // 数组保存元素

private int size;                  // 记录长度

size记录ArrayList的长度,elementData记录元素的值

transient是Java语言的关键字,用来表示一个域不是该对象串行化的一部分。当一个对象被串行化的时候,transient型变量的值不包括在串行化的表示中,然而非transient型的变量是被包括进去的。transient详细介绍如链接:transient关键字介绍


三种构造方法

public ArrayList(int initialCapacity)

参数为长度,必须为大于等于0整数,如果传入0,与第二种构造方法结果相同,都是建立一个空的Object数组

Public ArrayList()

创建一个空的Object数组

Public ArrayList(Collection <?extendsE> c)

如果参数不为空,则使用Collection的toArray方法,把c转为对象数组,否则创建一个空的Object数组

 3 需要注意的方法

    public E set(int index, E element) {

        rangeCheck(index);

        E oldValue = elementData(index);

        elementData[index] = element;

        return oldValue;

    }

常使用的是set(E element)这个方法 set方法如果使用set(int index, E element)这个方法,index对应的位置如果已经有值,该值会被新set的对象替换,并且返回旧值


    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++;

    }

平时使用都是使用add(E element),如果使用了add(int index, E element)这个方法,从上图的实现来看,它会先把记录元素的数组长度加1,然后把index之后的元素全部都后移一位,然后把新插入的元素放在索引为index的位置


    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;

    }

remove(int index)的删除方法是把index之后的元素都往前移动一个位置,所以如果你用for循环遍历ArrayList并且在循环中满足某个条件就remove掉一个元素,那么就会抛出IndexOutOfBoundsException


    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;

    }

Remove(Object o)会从前往后查找,找到第一个相等的对象进行删除,删除的原理也是后面的元素前移一位,所以遍历ArrayList最好用迭代器进行遍历。

    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {

        rangeCheckForAdd(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;

    }

addAll(int index, Collection c)如果当前ArrayList的长度小于index,直接从index开始,把c的元素按顺序摆放,如果当前ArrayList的长度大于Index,则把c插入到当前ArrayList的index 到index+c.length的位置,再把原ArrayList的剩余元素接到后面


4 不常用方法

    private boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement) {

        final Object[] elementData = this.elementData;

        int r = 0, w = 0;

        boolean modified = false;

        try {

            for (; r < size; r++)

                if (c.contains(elementData[r]) == complement)

                    elementData[w++] = elementData[r];

        } finally {

            // Preserve behavioral compatibility with AbstractCollection,

            // even if c.contains() throws.

            if (r != size) {

                System.arraycopy(elementData, r,

                                elementData, w,

                                size - r);

                w += size - r;

            }

            if (w != size) {

                // clear to let GC do its work

                for (int i = w; i < size; i++)

                    elementData[i] = null;

                modCount += size - w;

                size = w;

                modified = true;

            }

        }

        return modified;

    }

batchRemove不常用方法,可以批量删除当前list中包含(complement == true)或不包含(complement == false)某个集合c中所有元素。并返回操作的结果。


备注

上面说到了,直接使用ArrayList的remove在遍历中很容易出错,下面看看它的迭代器是怎么实现remove的

private class Itr implements Iterator<E> {

        int cursor;      // index of next element to return

        int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such

        int expectedModCount = modCount;

        Itr() {}

        public boolean hasNext() {

            return cursor != size;

        }

        public void remove() {

            if (lastRet < 0)

                throw new IllegalStateException();

            checkForComodification();

            try {

                ArrayList.this.remove(lastRet);

                cursor = lastRet;

                lastRet = -1;

                expectedModCount = modCount;

            } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {

                throw new ConcurrentModificationException();

            }

        }

}

cursor记录要访问的下一个index,lastRet记录当前已经读到的index,迭代器在remove的时候,先调用ArrayList的remove方法删除对应元素,同时,会把cursor和lastRet都减1,自动帮我们完成了元素的重新定位。









2 构造函数

transient Object[] elementData;    // 数组保存元素

private int size;                  // 记录长度


size记录ArrayList的长度,elementData记录元素的值

transient是Java语言的关键字,用来表示一个域不是该对象串行化的一部分。当一个对象被串行化的时候,transient型变量的值不包括在串行化的表示中,然而非transient型的变量是被包括进去的。transient详细介绍如链接:transient关键字介绍


三种构造方法

public ArrayList(int initialCapacity)

参数为长度,必须为大于等于0整数,如果传入0,与第二种构造方法结果相同,都是建立一个空的Object数组

Public ArrayList()

创建一个空的Object数组

Public ArrayList(Collection <?extendsE> c)

如果参数不为空,则使用Collection的toArray方法,把c转为对象数组,否则创建一个空的Object数组

 3 需要注意的方法

    public E set(int index, E element) {

        rangeCheck(index);

        E oldValue = elementData(index);

        elementData[index] = element;

        return oldValue;

    }

常使用的是set(E element)这个方法 set方法如果使用set(int index, E element)这个方法,index对应的位置如果已经有值,该值会被新set的对象替换,并且返回旧值


    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++;

    }

平时使用都是使用add(E element),如果使用了add(int index, E element)这个方法,从上图的实现来看,它会先把记录元素的数组长度加1,然后把index之后的元素全部都后移一位,然后把新插入的元素放在索引为index的位置


    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;

    }

remove(int index)的删除方法是把index之后的元素都往前移动一个位置,所以如果你用for循环遍历ArrayList并且在循环中满足某个条件就remove掉一个元素,那么就会抛出IndexOutOfBoundsException


    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;

    }

Remove(Object o)会从前往后查找,找到第一个相等的对象进行删除,删除的原理也是后面的元素前移一位,所以遍历ArrayList最好用迭代器进行遍历。


    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {

        rangeCheckForAdd(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;

    }

addAll(int index, Collection c)如果当前ArrayList的长度小于index,直接从index开始,把c的元素按顺序摆放,如果当前ArrayList的长度大于Index,则把c插入到当前ArrayList的index 到index+c.length的位置,再把原ArrayList的剩余元素接到后面


4 不常用方法

    private boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement) {

        final Object[] elementData = this.elementData;

        int r = 0, w = 0;

        boolean modified = false;

        try {

            for (; r < size; r++)

                if (c.contains(elementData[r]) == complement)

                    elementData[w++] = elementData[r];

        } finally {

            // Preserve behavioral compatibility with AbstractCollection,

            // even if c.contains() throws.

            if (r != size) {

                System.arraycopy(elementData, r,

                                elementData, w,

                                size - r);

                w += size - r;

            }

            if (w != size) {

                // clear to let GC do its work

                for (int i = w; i < size; i++)

                    elementData[i] = null;

                modCount += size - w;

                size = w;

                modified = true;

            }

        }

        return modified;

    }

batchRemove不常用方法,可以批量删除当前list中包含(complement == true)或不包含(complement == false)某个集合c中所有元素。并返回操作的结果。


备注

上面说到了,直接使用ArrayList的remove在遍历中很容易出错,下面看看它的迭代器是怎么实现remove的

private class Itr implements Iterator<E> {

        int cursor;      // index of next element to return

        int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such

        int expectedModCount = modCount;

        Itr() {}

        public boolean hasNext() {

            return cursor != size;

        }

        public void remove() {

            if (lastRet < 0)

                throw new IllegalStateException();

            checkForComodification();

            try {

                ArrayList.this.remove(lastRet);

                cursor = lastRet;

                lastRet = -1;

                expectedModCount = modCount;

            } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {

                throw new ConcurrentModificationException();

            }

        }

}

cursor记录要访问的下一个index,lastRet记录当前已经读到的index,迭代器在remove的时候,先调用ArrayList的remove方法删除对应元素,同时,会把cursor和lastRet都减1,自动帮我们完成了元素的重新定位。

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