Java 集合系列（二）—— ArrayList

摘要： ArrayList ArrayList 是通過一個數組來實現的，因此它是在連續的儲存位置存放物件的引用，只不過它比 Array 更智慧，能夠根據集合長度進行自動擴容。 假設讓我們來實現一個簡單的能夠自動擴容的陣列，我們最容易想到的點就是： add()的時候需要判斷當前...

ArrayList

ArrayList 是通過一個數組來實現的，因此它是在連續的儲存位置存放物件的引用，只不過它比 Array 更智慧，能夠根據集合長度進行自動擴容。

假設讓我們來實現一個簡單的能夠自動擴容的陣列，我們最容易想到的點就是：

1. add()的時候需要判斷當前陣列size+1是否等於此時定義的陣列大小；
2. 若小於直接新增即可；否則，需要先擴容再進行新增。

實際上，ArrayList的內部實現原理也是這樣子，我們可以來研究分析一下ArrayList的原始碼

add(E e)  原始碼分析

 1/**
 2* Appends the specified element to the end of this list.
 3*
 4* @param e element to be appended to this list
 5* @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
 6*/
 7public boolean add(E e) {
 8ensureCapacityInternal(size + 1);// 進行擴容校驗
 9elementData[size++] = e;// 將值新增到陣列後面，並將 size+1
10return true;
11}
12 
13 
14 
15/**
16* The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
17* The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any
18* empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
19* will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
20*/
21transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
22
23private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
24ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));// elementData 陣列
25}
26 
27 
28 
29/**
30* Default initial capacity.
31*/
32private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
33
34/**
35* Shared empty array instance used for default sized empty instances. We
36* distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when
37* first element is added.
38*/
39private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
40 
41// 返回最大的 index
42private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
43if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {//與空陣列例項對比
44return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
45}
46return minCapacity;
47}
48 
49 
50 
51private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
52modCount++;
53 
54// overflow-conscious code
55if (minCapacity - elementData.length > 0)
56grow(minCapacity);
57}

擴容呼叫方法，實際也就是陣列複製的過程

 1/**
 2* Increases the capacity to ensure that it can hold at least the
 3* number of elements specified by the minimum capacity argument.
 4*
 5* @param minCapacity the desired minimum capacity
 6*/
 7private void grow(int minCapacity) {
 8// overflow-conscious code
 9int oldCapacity = elementData.length;
10int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
11if (newCapacity - minCapacity < 0)
12newCapacity = minCapacity;
13if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
14newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
15// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
16elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
17}

add(int index, E element)  原始碼分析

 1/**
 2* Inserts the specified element at the specified position in this
 3* list. Shifts the element currently at that position (if any) and
 4* any subsequent elements to the right (adds one to their indices).
 5*
 6* @param index index at which the specified element is to be inserted
 7* @param element element to be inserted
 8* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
 9*/
10public void add(int index, E element) {
11rangeCheckForAdd(index);// 校驗index是否超過當前定義的陣列大小範圍，超過則丟擲 IndexOutOfBoundsException
12 
13ensureCapacityInternal(size + 1);// Increments modCount!!
14System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
15size - index);// 複製，向後移動
16elementData[index] = element;
17size++;
18}
19
20 
21/**
22* A version of rangeCheck used by add and addAll.
23*/
24private void rangeCheckForAdd(int index) {
25if (index > size || index < 0)
26throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
27}

從上面的原始碼分析可知，擴容和隨機插入元素的消耗比較大，因此在實際開發中，應儘量指定ArrayList大小，減少在隨機插入操作。

優缺點

優點

• 封裝了一個動態再分配的物件陣列
• 使用索引進行隨機訪問效率高

缺陷

• 在陣列中增刪一個元素，所有元素都要往後往前移動，效率低下

知識腦圖

（以上是自己的一些見解，若有不足或者錯誤的地方請各位指出）

作者：那一葉隨風 http://www.cnblogs.com/phpstudy2015-6/

原文地址： https://www.cnblogs.com/phpstudy2015-6/p/10618707.html

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