ArrayList源码

 

1.首先看对ArrayList的定义：

 

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>  implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable  

　　

 从ArrayList<E>可以看出它是支持泛型的，它继承自AbstractList，实现了List、RandomAccess、Cloneable、java.io.Serializable接口。

    AbstractList提供了List接口的默认实现（个别方法为抽象方法）。

    List接口定义了列表必须实现的方法。

    RandomAccess是一个标记接口，接口内没有定义任何内容。

    实现了Cloneable接口的类，可以调用Object.clone方法返回该对象的浅拷贝。

    通过实现 java.io.Serializable 接口以启用其序列化功能。未实现此接口的类将无法使其任何状态序列化或反序列化。序列化接口没有方法或字段，仅用于标识可序列化的语义。

    ArrayList的属性

    ArrayList定义只定义类两个私有属性：

 

  private transient Object[] elementData;
  private int size;

transient的解释：

• Java的serialization提供了一种持久化对象实例的机制。当持久化对象时，可能有一个特殊的对象数据成员，我们不想用serialization机制来保存它。为了在一个特定对象的一个域上关闭serialization，可以在这个域前加上关键字transient。  
• ansient是Java语言的关键字，用来表示一个域不是该对象串行化的一部分。当一个对象被串行化的时候，transient型变量的值不包括在串行化的表示中，然而非transient型的变量是被包括进去的。 就是说被标记为transient的属性在对象被序列化的时候不会被保存。

2. ArrayList提供了三个构造方法：

 

    　　　/** 
          * Constructs an empty list with the specified initial capacity. 
          */  
         public ArrayList(int initialCapacity) {  
         super();  
             if (initialCapacity < 0)  
                 throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+  
                                                    initialCapacity);  
         this.elementData = new Object[initialCapacity];  
         }  
       
         /** 
          * Constructs an empty list with an initial capacity of ten. 
          */  
         public ArrayList() {  
         this(10);  
         }  
       
         /** 
          * Constructs a list containing the elements of the specified 
          * collection, in the order they are returned by the collection's 
          * iterator. 
          */  
         public ArrayList(Collection<? extends E> c) {  
         elementData = c.toArray();  
         size = elementData.length;  
         // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)  
         if (elementData.getClass() != Object[].class)  
             elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);  
         }  

　　

  第一个构造方法使用提供的initialCapacity来初始化elementData数组的大小。第二个构造方法调用第一个构造方法并传入参数10， 即默认elementData数组的大小为10。第三个构造方法则将提供的集合转成数组返回给elementData（返回若不是Object[]将调用 Arrays.copyOf方法将其转为Object[]）。这里可以看到，ArrayList确实是基于数组实现的。

 

3.再看Add方法：

    public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

而ensureCapacityInternal方法的具体实现为:

    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

 

modCount是父类AbstractList抽象类中定义的：

protected transient int modCount = 0;

 

  注释中解释为The number of times this list has been structurally modified.意为记录list结构被改变的次数（观察源码可以发现每次调用ensureCapacity方法，modCount的值都将增加，但未必数组结构会改变。）其他如trimToSize方法也必然modCount++，但是arrayList不一定进行了修改。原因如下：

 

    public void trimToSize() {
        modCount++;
        if (size < elementData.length) {
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
        }
    }

 

由于elementData的长度会被拓展，size标记的是其中包含的元素的个数。所以会出现size很小但elementData.length很大 的情况，将出现空间的浪费。trimToSize将返回一个新的数组给elementData，元素内容保持不变，length很size相同，节省空间。

 

grow(int minCapacity)方法是List调整容量的核心方法：

 

private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

　

4. clear()方法：

    public void clear() {  
         modCount++;  
       
         // Let gc do its work  
         for (int i = 0; i < size; i++)  
             elementData[i] = null;  
       
         size = 0;  
         }  

clear的时候并没有修改elementData的长度（好不容易申请、拓展来的，凭什么释放，留着搞不好还有用呢。这使得确定不再修改list内容之后最好调用trimToSize来释放掉一些空间），只是将所有元素置为null，size设置为0。

 5. clone()

 返回此 ArrayList 实例的浅表副本。（不复制这些元素本身。）

    public Object clone() {  
         try {  
             ArrayList<E> v = (ArrayList<E>) super.clone();  
             v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);  
             v.modCount = 0;  
             return v;  
         } catch (CloneNotSupportedException e) {  
             // this shouldn't happen, since we are Cloneable  
             throw new InternalError();  
         }  
         }  

调用父类的clone方法返回一个对象的副本，将返回对象的elementData数组的内容赋值为原对象elementData数组的内容，将副本的modCount设置为0。

最后讲下Arrays.copyOf(Object[] original, int newLength)方法的实现：

    public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {
        T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
            ? (T[]) new Object[newLength]
            : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
        System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
                         Math.min(original.length, newLength));
        return copy;
    }