【源码解析】扒开ArrayList的外衣

Java
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本文内容

当然ArrayList里的方法不止这些，本文主要讲一些常用的方法

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方法变量

Arraylist里的方法变量主要有以下几个

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构造方法

有参构造

传入数组的大小

代码实现
List<String> list=new ArrayList<>(5);
源码解析

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传入一个list对象

其实这个就相当于把传入的list对象里的数据复制到新的ArrayList对象

代码实现
List<String> list=new ArrayList<>(Arrays.asList("z","m","h"));

这里用来Arrays工具类里的asList方法，它的源码里是直接返回一个List，有兴趣的可以去看看，这里就不介绍了

源码解析

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无参构造

这个比较简单，直接赋值一个空数组

代码实现

List<String> list=new ArrayList<>();

源码解析

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add方法

add一般常用的有两个方法，一个就是add(E e)在尾部添加数据，一个就是add(int index,E element)在指定位置插入元素

add(E e)

这个是Arrayist的主要方法，平时用的也是最多的方法之一，所以源码比较复杂，比较长

代码实现

List<String> list=new ArrayList<>();
list.add("灰灰HK");

源码解析

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  • ensureCapacityInternal(int minCapacity)确保数组容量充足

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  • calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity)

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  • 再回到ensureExplicitCapacity(int minCapacity)这个方法，这个方法先修改次数加1，然后判断size+1是不是比当前的数组容量大，如果比当前的数组容量大，则进行扩容操作，扩大容量为原数组的1.5倍

比如第二次调用add方法，此时size+1=2, elementData.length=10,为什么等于10呢？因为第一次默认把数组容量从0扩大到了10,这时size+1比elementData.length小，就不会进行扩容操作

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  • grow(int minCapacity)扩容

这里调用Arrays.copyOf()方法进行复制操作，当进一步深入这个方法时，发现是由System.arraycopy()这个方法实现复制功能的，这个方法由native关键字修饰，表示不是由Java语言实现的，一般是c/cpp实现

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小结

到这里，add的方法流程就走完了，其核心步骤：

  • 每次添加元素时判断数组容量是否充足

  • 第一次添加元素，把数组容量扩容到10

  • 扩容时，除第一次，以后的每次扩容为原大小的1.5倍

  • 扩容后调用System.arraycopy()方法把原数组的元素复制到扩容后的新数组

add(int index, E element)

该方法为在指定位置插入元素，该位置及后面所有元素后移

代码实现

List<String> list=new ArrayList<>();
list.add("hk");
list.add(0,"灰灰");

源码解析

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可以看到，这边又用到了System.arraycopy()这个方法

  • rangeCheckForAdd(int index)判断是否越界

这里他是和size对比，而不是和数组的length对比，我个人认为这样第一节省了空间，第二方便后面移动的操作

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  • System.arraycopy()拷贝数组
public static native void arraycopy(Object src,  int  srcPos,
                             		Object dest, int destPos,
                                    int length)
  • src 原数组对象
  • srcPos 原数组起始位置
  • dest 目标数组
  • destPos 目标数组起始位置
  • length 复制多少个数据

小结

插入方法其主要步骤如下:

  • 检查插入的位置是否越界
  • 检查数组容量是否充足，不充足进行扩容相关操作
  • 调用System.arraycopy()进行index及后面的元素后移

get方法

get(int index)

代码实现

List<String> list=new ArrayList<>();
list.add("hk");
list.get(0);

源码解析

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  • rangeCheck(int index)判断是否越界

get个add方法判断越界的方法是不一样的，这边是index>=size,多了个等于，为什么要多个等于呢？因为数组是从0开始的，而size相当于是开始的从1开始的

private void rangeCheck(int index) {
    if (index >= size)
        throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
  • elementData(int index)直接返回对应下标的数组元素
E elementData(int index) {
    return (E) elementData[index];
}

小结

get方法比较简单，主要步骤为：

  • 检查是否越界
  • 返回对应元素

set方法

set(int index, E element)

代码实现

List<String> list=new ArrayList<>();
list.add("hk");
list.set(0,"灰灰");

源码解析

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remove方法

remove(int index)

代码实现

List<String> list=new ArrayList<>();
list.add("hk");
list.remove(0);

源码解析

当删除的元素为最后一个元素时，numMoved就小于0了，就不会进行移动元素的操作

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remove(Object o)

这个方法在实际中用的比较少，因为AraryList是可以保存重复的元素，所以删除是删除最早添加的元素

代码实现

List<String> list=new ArrayList<>();
list.add("hk");
list.remove("hk");

源码解析

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  • fastRemove(int index)删除元素

这个方法和remove(int index)内部的操作类似，不过这边不保存被删除的元素

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
}

clear方法

clear()

代码实现

List<String> list=new ArrayList<>();
list.add("hk");
list.clear();

源码分析

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总结

ArrayList底层扩容或者移动数组元素时都调用了System.arraycopy()来进行相关操作，平时进行我们进行数组复制或移动的时候也可以调用这个方法了，这个性能比循环复制性能高多了，特别是在大量数据的时候。

文章好几次出现了modCount++这个操作，这个modCount主要用户内部类的迭代器