Java中ArrayList重点内容解析

灰太狼 2023-01-10 05:25 117阅读 0赞

##### 前言 #####

ArrayList，继承了AbstractList，实现了List接口。

而AbstractList继承了AbstractCollection，AbstractCollection又实现了Collection接口。

所以，总的来说，ArrayList的"父亲"，既有List接口，也有Collection接口。

##### ArrayList中的属性 #####

// 默认大小为10
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    // 静态空数组1
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {
        };
    // 静态空数组2,通过命令可以看出来
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {
        };
    // 实际存放数据的数组
    transient Object[] elementData; 
    // 数组内存放的数据长度
    private int size;

##### ArrayList核心方法解析 #####

在使用ArrayList时，最常用的就是add()、get()和构造函数。

###### 构造函数 ######

初始化—无参构造函数

public ArrayList() {
        
            // 如果不指定数组大小，那么默认将存放数据的数组赋值为空数组
       
            this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
        }

可以发现的是 ，事实上，在构造是初始化容量不是10，先别急，后面我们会解释这个矛盾的地方。

初始化—指定容量

public ArrayList(int initialCapacity) {
        
            // 判断传参是否合法
            if (initialCapacity > 0) {
        
                // 请求一个传参大小的连续Object基类数组
                this.elementData = new Object[initialCapacity];
            } else if (initialCapacity == 0) {
        
                // 如果传入参数为0，赋值给之前预先定义的静态空数组
                this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
            } else {
        
                // 传参不合法，抛异常
                throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                                   initialCapacity);
            }
        }

初始化—指定集合

public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        
            // 将集合转换为数组
            elementData = c.toArray();
            // 更改元素长度，并且判断是否为空
            if ((size = elementData.length) != 0) {
        
                // c.toArray可能（不正确）不返回Object []（请参见6260652)
                // 再判断下是否正确返回，如果没正确返回Object类型，再次调用copyof方法
                if (elementData.getClass() != Object[].class)
                    elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
            } else {
        
                // 如果为空，直接赋值空数组即可
                this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
            }
        }

###### add()方法 ######

public boolean add(E e) {
        
            // 确保不越界
            ensureCapacityInternal(size + 1);  
            // 存数据
            elementData[size++] = e;
            return true;
        }

在确保不越界时，同时处理越界情况下的逻辑。

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        
            // 调用下面的方法，传入calculateCapacity返回的值
            ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
        }
    
        private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        
            modCount++;
    
            // 越界处理
            if (minCapacity - elementData.length > 0)
                grow(minCapacity);
        }

刚才用到了calculateCapacity返回值，而calculateCapacity方法实际上返回就是DEFAULT\_CAPACITY(10）与当前(size+1)中的最大值。所以当第一次add元素时，此时0与10比较，返回10。后面经过扩容后，初始容量才会变成10。

private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
        
            if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
        
                return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
            }
            return minCapacity;
        }

扩容数组，扩容后大小为(原数组长度)+(原数组长度/2)。

private void grow(int minCapacity) {
        
            // 获取原数组长度
            int oldCapacity = elementData.length;
            // 新的数组长度就是(原数组长度)+(原数组长度/2),这里表示为右移一位
            int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
            // 如果扩容后长度小于最小容量(实际上就是0与当前(size+1)去最大值)取最大值)
            if (newCapacity - minCapacity < 0)
                newCapacity = minCapacity;
              // 如果扩容后长度大于最大容量
            if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
                newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
            // 一般情况下minCapacity与size很近，所以一般会执行到这里。
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
        }

附上hugeCapacity方法，事实上就是保证不超过Interger的最大值。

private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        
            if (minCapacity < 0) // overflow
                throw new OutOfMemoryError();
            return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
                Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE;
        }

###### get(int index)方法 ######

前面我们说到，ArrayList事实上内部使用数组存储，所以访问数据也应该使用下标去索引，get方法很简单，只是判断传入下表是否合法，合法就返回具体数据。

public E get(int index) {
        
            // 判断下标范围是否合法
            rangeCheck(index);
            return elementData(index);
        }

private void rangeCheckForAdd(int index) {
        
            if (index > size || index < 0)
                throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
        }

##### 谈谈ArrayList #####

通过前面的分析，不难发现ArrayList实现逻辑较为简单，且没有任何保证线程安全的措施，故是线程不安全的。