ArryaList源码浅析

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mob604756fbb3bd 2021-04-25 14:23:00

文章标签 java 数组数据迭代器序列化 文章分类 代码人生

ArryaList源码浅析

一 .继承关系

ArryaList源码浅析_数组

ArrayList是java中常用的集合框架之一，其内部数据存储为数组形式，其继承关系如上图所示。

二.属性与方法

属性

private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;

序列化版本ID，用于反序列化进行版本比较，若反序列化时UID不一致将会抛出java.io.InvalidClassException异常。

private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

用于空列表的共享空对象数组，避免每次实例化时重新申请。

private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

同样也是用于空列表的共享空对象数组，用于无参构造，和EMPTY_ELEMENTDATA的具体区别见注意事项。

transient Object[] elementData;

用于存放该列表的数据。

private int size;

该列表中元素的个数（指的是元素的个数，而非elementData数组的大小）。

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

默认的初始化数组大小。

private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

数组申请的最大大小，为什么会是Integer.MAX_VALUE - 8？这是因为有些虚拟机会在数组头部占用一定的空间，如果尝试申请Integer.MAX_VALUE大小的数组，可能会导致OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit。

方法

构造方法

public ArrayList(int initialCapacity);

有参构造方法，创建一个指定数组大小的空列表，如果initialCapacity为0，其elementData=EMPTY_ELEMENTDATA。

public ArrayList();

无参构造方法，elementData=DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA。

public ArrayList(Collection<? extends E> c);

有参构造方法，将传入的集合转换为数组存入elementData中，若集合为空，elementData=EMPTY_ELEMENTDATA。

列表核心方法

public void ensureCapacity(int minCapacity);

ArryaList的扩容方法，将对象数组的大小扩容为至少满足minCapacity大小的程度。扩容规则：

计算minExpand，若elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA时为0，否则为DEFAULT_CAPACITY = 10。
若minCapacity <= minExpand时，不进行扩容。否则继续进行扩容
计算minCapacity是否大于当前数组大小，大于时才进行扩容，防止数据丢失。
计算newCapacity（原数组大小的1.5倍）
newCapacity取newCapacity与minCapacity的较大者
判断newCapacity是否大于MAX_ARRAY_SIZE。大于时若minCapacity < 0 抛出OutOfMemoryError异常，minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE时newCapacity取Integer.MAX_VALUE，否则取MAX_ARRAY_SIZE。
根据newCapacity创建新数组，并将原数组数据进行拷贝。

public int size();

返回size的值，即列表中元素的个数。

public boolean isEmpty();

判断列表是否为空，即size == 0？

public boolean contains(Object o);

查询列表中是否包含对象o，若不包含对象o，返回false。
注意：这里的o可以为null，此时比较直接使用==比较符，若o为对象，则调用该对象的equals方法。(内部实现为indexOf(Object o))。

public int indexOf(Object o);

从头开始查询列表，返回对象o的数组下表，未查询到时返回-1。
注意：这里的o可以为null，此时比较直接使用==比较符，若o为对象，则调用该对象的equals方法。

public int lastIndexOf(Object o);

从末尾开始查询列表，返回对象o的数组下表，未查询到时返回-1。
注意：这里的o可以为null，此时比较直接使用==比较符，若o为对象，则调用该对象的equals方法。

public E get(int index);

根据索引值获取指定位置的数据。

public E set(int index, E element);

根据索引值重新设置指定位置的数据，返回旧值。

public boolean add(E e);

判断数组是否能容纳size+1个元素，不满足则先进行扩容，最后添加元素至数组末尾。

public void add(int index, E element);

判断数组是否能容纳size+1个元素，不满足则先进行扩容，最后添加元素至指定的索引位置。

public E remove(int index);

删除指定索引位置的数据，返回删除元素的值。

public boolean remove(Object o);

删除指定的元素，o可以为null，从数组头部开始配置，删除匹配到的第一个元素。

public void clear();

将数组所有元素置为null，size=0。

public boolean addAll(Collection<? extends E> c);

功能方法

public void trimToSize();

调整对象数组elementData的大小与size的值一致，若size==0时将elementData的引用指向EMPTY_ELEMENTDATA。该方法主要用于减少列表的大小，释放存储空间。

public Object clone();

Object.clone()方法的实现，浅拷贝。

public Object[] toArray();

返回该列表元素的一个新数组，注意同样是浅拷贝。

public <T> T[] toArray(T[] a);

将列表中元素复制到数组a中。
注意：当a.length<list.size时，原数组不会有任何变化，a.length=list.size时，原数组元素和列表中元素一致，a.length>list.size, a[0]~a[size-1]为列表中元素，a[size]置为null。

public boolean addAll(Collection<? extends E> c);

将指定集合添加至数组末尾。

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

将指定集合添加至指定索引处。

public boolean removeAll(Collection<?> c);

将既存在原列表中又存在集合c中的元素移除出列表，即两集合的差集。

public boolean retainAll(Collection<?> c);

将既存在原列表中又存在集合c中的元素保留，即两集合的交集。

public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex);

根据指定的索引返回一个新的列表。
注意：该列表不是ArryaList，而是ArrayList的一个内部类SubList！

迭代器相关方法

public ListIterator<E> listIterator(int index);

从指定索引处返回迭代器ListItr

public ListIterator<E> listIterator();

从数组起始处返回迭代器ListItr

public Iterator<E> iterator();

返回迭代器Itr

三.注意事项

EMPTY_ELEMENTDATA与DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
ArryaList的无参构造函数会默认elementData为DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，在扩容时若需求大小小于DEFAULT_CAPACITY（10）时，扩容为10，防止在列表小的时候频繁扩容。
ArrayList支持序列化为什么elementData被transient修饰？
在writeObject和readObject方法中进行了处理，只序列化实际存储的元素和size，而不是整个elementData数组。因为elementData数组的大小比size大，不需要序列化大于size的这部分数组。
迭代器ListItr和Itr的区别
ListItr继承自Itr，Itr只能向后迭代，而ListItr不仅可以向后迭代，同时也可以向前迭代。
ArrayList的线程安全性
ArrayList是非线程安全的，若需要保证线程安全，使用List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(...));即可。