集合之ArrayList源码解析

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

arrayList 是我们平时开发中最常用的集合了，利用空闲时间来看一下对应源码。

类图如下：

实现了接口：List ,RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

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

其中RandomAccess, Cloneable, Serializable接口，我们点进去可以发现是空接口，并没有任何实现方法。

RandomAccess表示Arraylist 可以进行快速的随机访问，arraylist 特性为访问速度快，删除添加慢；与之对应的LinkedList 查询慢，删除添加速度快；

Cloneable表示可以进行clone,这个接口起到一个标记作用，告诉jvm 这个可以进行clone ，没有则抛出异常，一般我们实现clone ，先调用supper.clone();

Serializable表示序列化，java序列化是指将java 对象转化为字节序列的过程，反序列化是指将字节序列恢复至java对象的过程。

序列化IO：

1. java.io.ObjectOutputStream：表示对象输出流 它是OutputStream类的一个子类，对应的ObjectOutputStream.WriteObject(Object object)就要求参数object实现Serializable接口。

2. java.io.ObjectInputStream：表示对象输入流 ，它的readObject(Object object)方法从输入流中读取字节序列，再把它们反序列化成为一个对象，并返回。

java 中一般我们创建实体类 需要实现 Serializable 接口 ，然后 添加对应的serialVersionUID；

Java的序列化机制是通过在运行时判断类的serialVersionUID来验证版本一致性的。在进行反序列化时，JVM会把传来的字节流中的serialVersionUID与本地相应实体类的serialVersionUID进行比较，如果相同就认为是一致的，

可以进行反序列化，否则就会出现序列化版本不一致的异常(InvalidCastException)

serialVersionUID 有两种写法：（1）根据类名，接口名，字段属性生成的64位哈希字段 private static final long serialVersionUID = 5490009942423030040L; （2）默认1L private static final long serialVersionUID=1L;

若是字段不想进行反序列化可以添加transcient 修饰。

属性：

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

transient Object[] elementData;

构造函数：
默认无参构造：可以看出当我们new ArrayList（）时候，初始化并没有进行开辟空间存放元素，当添加元素是初始化容量为10 .

 public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

有参构造： 初始化容量大于 0 时，创建 Object 数组 ;  初始化容量等于 0 时，使用 EMPTY_ELEMENTDATA 对象

  public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) {
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }

参数为集合，如果集合元素不是 Object[] 类型，则会创建新的 Object[] 数组，并将 elementData 赋值到其中，最后赋值给 elementData 

public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        elementData = c.toArray();
        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);
        } else {
            // replace with empty array.
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    }

最大数组长度：private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

新增元素 add :

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

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
    }

  private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
//如果数组为空情况下 比较默认值和传入的数组长度大小
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        return minCapacity;
    }

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
 modCount++; // overflow-conscious code 
 if (minCapacity - elementData.length > 0) grow(minCapacity); 
}

grow() 扩容： 扩容至原数组长度的1.5倍

 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);
    }

指定下标添加：

      public void add(int index, E element) {
         //检查index 是否在数组范围内
        rangeCheckForAdd(index);

        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
 
        //将index +1 之后的元素向后挪一位copy赋值
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                         size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }

数组缩容：

public void trimToSize() {
        modCount++;
        if (size < elementData.length) {
            elementData = (size == 0)
              ? EMPTY_ELEMENTDATA
              : Arrays.copyOf(elementData, size);
        }
    }

检测主动扩容：ensureCapacity  

 public void ensureCapacity(int minCapacity) {
        int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)
            // any size if not default element table
            ? 0
            // larger than default for default empty table. It's already
            // supposed to be at default size.
            : DEFAULT_CAPACITY;

        if (minCapacity > minExpand) {
            ensureExplicitCapacity(minCapacity);
        }
    }

添加集合元素：避免多次扩容 ，提高效率

 public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount
        System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
        size += numNew;
        return numNew != 0;
    }

移除元素：需要判断移除元素是否为null ，fastRemove（） : size - index - 1 判断移除元素是否是最后一个；

elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work 移除元素后将最后一位置为null 方便GC

public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (elementData[index] == null) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        } else {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (o.equals(elementData[index])) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        }
        return false;
    }

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
}

清除元素：clear ()  遍历将元素置为null   size=0

public void clear() {
        modCount++;

        // clear to let GC do its work
        for (int i = 0; i < size; i++)
            elementData[i] = null;

        size = 0;
    }

替换对应下标的元素： 

public E set(int index, E element) {
        //检测下标是否超过列表size
        rangeCheck(index);
　　　　　//将对应位置的元素替换
        E oldValue = elementData(index);
        elementData[index] = element;
        return oldValue;
    }

获取元素在列表中的下标：indexOf(),没有找到返回-1

public int indexOf(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int i = 0; i < size; i++)
                if (elementData[i]==null)
                    return i;
        } else {
            for (int i = 0; i < size; i++)
                if (o.equals(elementData[i]))
                    return i;
        }
        return -1;
    }

判断列表中是否包含元素：contains   实际上调用的是indexOf ()

public boolean contains(Object o) {
        return indexOf(o) >= 0;
    }

克隆：调用supper.clone() 

 public Object clone() {
        try {
            ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) 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(e);
        }
    }

转化为数组：toArray 返回的为Object 数组 因此我们在进行列表转数组的时候需要使用 toArray(T[] a)

 public Object[] toArray() {
        return Arrays.copyOf(elementData, size);
    }

public <T> T[] toArray(T[] a) {
    if (a.length < size)
        // Make a new array of a's runtime type, but my contents:
        return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());
    System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);
    if (a.length > size)
        a[size] = null;
    return a;
}

 阿里开发规范为：

创建 ArrayList 的子数组  subList(int fromIndex, int toIndex),返回原列表上的截取元素列表，返回值会随着原列表改变而改变

 public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
        subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size);
        return new SubList(this, 0, fromIndex, toIndex);
    }