ArrayList集合（JDK1.8） 【集合框架】JDK1.8原始碼分析之ArrayList（六）
簡述
List是繼承於Collection介面，除了Collection通用的方法以外，擴充套件了部分只屬於List的方法。
常用子類
？ArrayList介紹
1.資料結構
其底層的資料結構是陣列，陣列元素型別為Object型別，即可以存放所有型別資料。
2.原始碼分析
2.1類的繼承關係
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
說明：ArrayList繼承AbstractList抽象父類，實現了List介面（規定了List的操作規範）、RandomAccess（可隨機訪問）、Cloneable（可拷貝）、Serializable（可序列化）。
2.2類的屬性
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable { // 版本號 privatestatic final long serialVersionUID = 8683452581122892189L; // 預設容量 private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; // 空物件陣列 private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; // 預設空物件陣列 private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; // 元素陣列 transientObject[] elementData; // 實際元素大小，預設為0 private int size; // 最大陣列容量 private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8; }
2.3類的建構函式
public ArrayList(int initialCapacity) { if (initialCapacity > 0) { // 初始容量大於0 this.elementData = new Object[initialCapacity]; // 初始化元素陣列 } else if (initialCapacity == 0) { // 初始容量為0 this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; //為空物件陣列 } else { // 初始容量小於0，丟擲異常 throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); } } public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; // 無參建構函式，設定元素陣列為空
}
public ArrayList(Collection<? extends E> c) { elementData = c.toArray(); // 轉化為陣列 if ((size = elementData.length) != 0) { // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652) if (elementData.getClass() != Object[].class) elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); // 不為Object陣列的話就進行復制 } else { // replace with empty array. this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } }
說明：當傳入的是集合時，會將其轉成陣列進行處理，並且指定elementData陣列的大小，不允許初始化大小小於0，否則丟擲異常。
2.4核心方法
1.add函式
public boolean add(E e) { // 新增元素 ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; } private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { // 判斷元素陣列是否為空陣列 minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); // 取較大值 } ensureExplicitCapacity(minCapacity); }
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { // 結構性修改加1 modCount++; if (minCapacity - elementData.length > 0) grow(minCapacity); }
private void grow(int minCapacity) { int oldCapacity = elementData.length; // 舊容量 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 新容量為舊容量的1.5倍 if (newCapacity - minCapacity < 0) // 新容量小於引數指定容量，修改新容量 newCapacity = minCapacity; if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) // 新容量大於最大容量 newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // 指定新容量 // 拷貝擴容 elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); }
private static int hugeCapacity(int minCapacity) { if (minCapacity < 0) // overflow throw new OutOfMemoryError(); return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE; }
說明：在這裡可以很清楚的看到擴容容量的計算:int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1),其中oldCapacity是原來的容量大小，oldCapacity >> 1 為位運算的右移操作，右移一位相當於除以2，所以這句程式碼就等於int newCapacity = oldCapacity + oldCapacity / 2；即容量擴大為原來的1.5倍。，獲取newCapacity後再對newCapacity的大小進行判斷，如果仍然小於minCapacity，則直接讓newCapacity 等於minCapacity，而不再計算1.5倍的擴容。然後還要再進行一步判斷，即判斷當前新容量是否超過最大的容量 if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)，如果超過，則呼叫hugeCapacity方法，傳進去的是minCapacity，即新增元素後需要的最小容量，如果minCapacity大於MAX_ARRAY_SIZE，則返回Integer的最大值。否則返回MAX_ARRAY_SIZE。
注意：陣列在進行擴容時，會將老陣列中的元素重新拷貝一份到新的陣列中，每次陣列容量的增長大約是其原容量的1.5倍，操作代價很高，最好在預先元素個數有多少個的情況下指定其容量。
舉個栗子
說明：可以看出定義一個無參建構函式時，容器為一個空的陣列，並且此時的elementData的值為0
說明：在呼叫了add函式之後，elementData的值被設定成初始值10，並且將元素1新增進陣列中，並且size值加1
舉個栗子
說明：當如果一開始定義好了集合的長度，那麼在一開始初始化容器的時候，elementData的值就被設定好了
說明：而如果在後邊新增的元素大於原先初始化的大小，那麼ArrayList的大小會按照1.5倍的來進行動態擴建。如上，原先elementData的值為6，被擴大1.5後變成9
說明：無參建構函式也是相同的道理，如果新增的元素長度大於預設值10，會進行1.5倍進行動態擴建，即elementData的值變成15
附：size和modCount的區別
size是ArrayList的變數。modCount是ArrayList的父類AbstractList中的變數，預設值為0。
size記錄了ArrayList中元素的數量，modCount記錄的是關於元素的數目被修改的次數。modCount在ArrayList的普通操作裡可能並沒有看出多大用處，但是在涉及到fail-fast就主要是依靠它了。
舉個栗子
說明：一開始進行add操作之後，size和modCount的值都是相同的，每次執行都進行加1
說明：當進行remove操作後，容器的元素個數發生改變，所以modCount值會進行加1，而size由於元素減少，進行減1
說明：當再次進行add操作後，size和modCount值同時也會加1
說明：進行set操作進行修改容器元素後，由於元素個數並沒有發生改變，所以modCount和size的值都不會發生變化
2、set函式
public E set(int index, E element) { // 檢驗索引是否合法 rangeCheck(index); // 舊值 E oldValue = elementData(index); // 賦新值 elementData[index] = element; // 返回舊值 return oldValue; }View Code
說明：設定指定下標索引的元素值。
3、indexOf函式
// 從首開始查詢數組裡面是否存在指定元素 public int indexOf(Object o) { if (o == null) { // 查詢的元素為空 for (int i = 0; i < size; i++) // 遍歷陣列，找到第一個為空的元素，返回下標 if (elementData[i]==null) return i; } else { // 查詢的元素不為空 for (int i = 0; i < size; i++) // 遍歷陣列，找到第一個和指定元素相等的元素，返回下標 if (o.equals(elementData[i])) return i; } // 沒有找到，返回空 return -1; }View Code
說明：從頭開始查詢與指定元素相等的元素，注意，是可以查詢null元素的，意味著ArrayList中可以存放null元素的。與此函式對應的lastIndexOf，表示從尾部開始查詢。
4、get函式
public E get(int index) { // 檢驗索引是否合法 rangeCheck(index); return elementData(index); } private void rangeCheck(int index) { if (index >= size) throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index)); } E elementData(int index) { return (E) elementData[index]; }
說明：get函式會檢查索引值是否合法（只檢查是否大於size，而沒有檢查是否小於0）。在get函式中存在element函式，element函式用於返回具體的元素，返回的值都經過了向下轉型（Object -> E)
舉個栗子
說明：當index為負值時，程式執行會發生陣列越界異常java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException
說明：而當index大於容器中的size值時，則會發生索引越界異常java.lang.IndexOutOfBoundsException
5、remove函式
public E remove(int index) { // 檢查索引是否合法 rangeCheck(index); modCount++; E oldValue = elementData(index); // 需要移動的元素的個數 int numMoved = size - index - 1; if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); // 賦值為空，有利於進行GC elementData[--size] = null; // 返回舊值 return oldValue; }View Code
說明：remove函式使用者移除指定下標的元素，此時會把指定下標到陣列末尾的元素向前移動一個單位，並且會把陣列最後一個元素設定為null，這樣是為了方便之後將整個陣列不被使用時，會被GC，可以作為小的技巧使用。
註明：本人才疏學淺，以上僅為個人日常筆記總結使用
參考資料：【集合框架】JDK1.8原始碼分析之ArrayList（六）
<<Thinking In Java（中文版第四版>>