整体架构
ArrayList 整体架构比较简单,就是一个数组结构,比较简单.
DEFAULT_CAPACITY 表示数组的初始大小,默认是 10
size 表示当前数组的大小,类型 int,没有使用 volatile 修饰,非线程安全的;
modCount 统计当前数组被修改的版本次数,数组结构有变动,就会 +1。
类注释
允许 put null 值,会自动扩容;
size、isEmpty、get、set、add 等方法时间复杂度都是 O (1);
是非线程安全的,多线程情况下,推荐使用线程安全类:
Collections#synchronizedList;
增强 for 循环,或者使用迭代器迭代过程中,如果数组大小被改变,会快速失败,抛出异常。
初始化方法
无参数直接初始化、指定大小初始化、指定初始数据初始化
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
//无参数直接初始化,数组大小为空
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
//指定初始数据初始化
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
//elementData 是保存数组的容器,默认为 null
elementData = c.toArray();
//如果给定的集合(c)数据有值
if ((size = elementData.length) != 0) {
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
//如果集合元素类型不是 Object 类型,我们会转成 Object
if (elementData.getClass() != Object[].class) {
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
}
} else {
// 给定集合(c)无值,则默认空数组
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
ArrayList 无参构造器初始化时,默认大小是空数组,并不是大家常说的 10,10 是在第一次 add 的时候扩容的数组值。
指定初始数据初始化时,我们发现一个这样子的注释 see 6260652,这是 Java 的一个 bug,意思是当给定集合内的元素不是 Object 类型时,我们会转化成 Object 的类型。一般情况下都不会触发此 bug,只有在下列场景下才会触发:ArrayList 初始化之后(ArrayList 元素非 Object 类型),再次调用 toArray 方法,得到 Object 数组,并且往 Object 数组赋值时,才会触发此 bug。不过该问题已在java9中被解决。
新增和扩容实现
新增就是往数组中添加元素,主要分成两步:
判断是否需要扩容,如果需要执行扩容操作。
直接赋值。
public boolean add(E e) {
//确保数组大小是否足够,不够执行扩容,size 为当前数组的大小
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
//直接赋值,线程不安全的
elementData[size++] = e;
return true;
}
扩容(ensureCapacityInternal)的源码
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
//如果初始化数组大小时,有给定初始值,以给定的大小为准,不走 if 逻辑
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
//确保容积足够
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
//记录数组被修改
modCount++;
// 如果我们期望的最小容量大于目前数组的长度,那么就扩容
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
//扩容,并把现有数据拷贝到新的数组里面去
private void grow(int minCapacity) {
int oldCapacity = elementData.length;
// oldCapacity >> 1 是把 oldCapacity 除以 2 的意思
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
// 如果扩容后的值 < 我们的期望值,扩容后的值就等于我们的期望值
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
// 如果扩容后的值 > jvm 所能分配的数组的最大值,那么就用 Integer 的最大值
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// 通过复制进行扩容
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
扩容的规则并不是翻倍,是原来容量大小 + 容量大小的一半,直白来说,扩容后的大小是原来容量的 1.5 倍;
ArrayList 中的数组的最大值是 Integer.MAX_VALUE,超过这个值,JVM 就不会给数组分配内存空间了。
新增时,并没有对值进行严格的校验,所以 ArrayList 是允许 null 值的。