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Java源碼解析ArrayList及ConcurrentModificationException

 更新時間:2019年01月08日 08:34:31   作者:李燦輝  
今天小編就為大家分享一篇關于Java源碼解析ArrayList及ConcurrentModificationException,小編覺得內容挺不錯的,現(xiàn)在分享給大家,具有很好的參考價值,需要的朋友一起跟隨小編來看看吧

本文基于jdk1.8來分析ArrayList的源碼

首先是主要的成員變量。

  /**
   * Default initial capacity.
   **/
  private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
  /**
   * Shared empty array instance used for empty instances.
   **/
  private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
  /**
   * Shared empty array instance used for default sized empty instances. We
   * distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when
   * first element is added.
   **/
  private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
  /**
   * The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
   * The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any
   * empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
   * will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
   **/
  transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
  /**
   * The size of the ArrayList (the number of elements it contains).
   *
   * @serial
   **/
  private int size;

其中初始大小為10,size表示集合中元素的個數(shù)。此外,還有兩個空數(shù)組EMPTY_ELEMENTDATA,和DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA。通過DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA的注釋,我們可以了解到,這個變量區(qū)別于EMPTY_ELEMENTDATA,主要是為了決定第一個元素插入時,擴容多大的問題。從這里的描述可以理解到,ArrayList創(chuàng)建好后,其實并沒有真正分配數(shù)組空間,而是在第一個元素插入時,才分配的空間。這一點是區(qū)別于jdk1.6的。在jdk1.6中,ArrayList一創(chuàng)建,數(shù)據(jù)空間就默認分配好了,10個或指定的空間。jdk1.8這么做,可以做到空間延遲分配,提高程序性能。

接下來看一下構造函數(shù)。

/**
   * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
   **/
  public ArrayList() {
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
  }
/**
   * Constructs an empty list with the specified initial capacity.
   *
   * @param initialCapacity the initial capacity of the list
   * @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity
   *     is negative
   **/
  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);
    }
  }

無參構造函數(shù),將創(chuàng)建一個長度為0的空數(shù)組。

有參構造函數(shù),參數(shù)大于0時正常創(chuàng)建數(shù)組,參數(shù)為0時,也是創(chuàng)建長度為0的數(shù)組。但它和無參構造函數(shù)創(chuàng)建的空數(shù)組是可以區(qū)別開的,它們使用了不同的對象。

接下來是插入元素add。

/**
   * Appends the specified element to the end of this list.
   *
   * @param e element to be appended to this list
   * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#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) {
    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);
  }

通過calculateCapacity函數(shù),我們可以知道,如果是用new ArrayList()創(chuàng)建的list,第一次add元素,計算得minCapacity = 1。如果是new ArrayList(0)創(chuàng)建的list,計算得minCapacity = 10. 然后再根據(jù)minCapacity去grow。

get方法比較簡單,這里不再分析。

ArrayList的一個常見問題是ConcurrentModificationException,同步修改異常,也稱為快速失敗,fast-fail。當我們以foreach方式遍歷ArrayList時,如果在遍歷過程中刪除ArrayList的元素,或者別的線程往ArrayList中添加元素,就會拋出該異常。這里需要注意,以for(int i = 0; i < list.size(); i++)的方式遍歷ArrayList時,是不會拋出同步修改異常的,但用這種方式遍歷,需要處理好i的前進速度。

那么,用foreach方式遍歷ArrayList為什么會拋出同步修改異常呢?

foreach代碼的底層實現(xiàn),是用iterator對ArrayList進行遍歷,在遍歷過程中,會持續(xù)調用next獲取下一個元素。next方法中,會首先checkForComodification(),它的作用是檢查modCount和expectedModCount是否相等。不相等時,則拋出同步修改異常。那么什么情況下修改次數(shù)和期望修改次數(shù)不相等呢?這里需要首先弄明白,modCount和expectedModCount是什么東西?modCount是ArrayList從它的父類繼承來的屬性,記錄了集合的修改次數(shù),add,remove時都會給modCount加1. expectedModCount是迭代器的成員變量,它是在創(chuàng)建迭代器時,取的modCount的值,并且,在遍歷過程中不再改變。那么就清楚了,expectedModCount其實是開始遍歷時modCount的值,如果在遍歷過程中,ArrayList進行了add或remove操作,那么必然導致expectedModCount和modCount不相等,于是就拋出了同步修改異常。

    public E next() {
      checkForComodification();
      int i = cursor;
      if (i >= size)
        throw new NoSuchElementException();
      Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
      if (i >= elementData.length)
        throw new ConcurrentModificationException();
      cursor = i + 1;
      return (E) elementData[lastRet = i];
    }
    final void checkForComodification() {
      if (modCount != expectedModCount)
        throw new ConcurrentModificationException();
    }

那么,同步修改異常如何避免呢?或者說,我們如何遍歷集合并把其中的某些元素刪除呢?

答案是使用迭代器的remove方法刪除元素。在迭代器的remove方法中,刪除元素后,會重新把modCount賦值給expectedModCount,所以,它不會拋出同步修改異常。

 public void remove() {
      if (lastRet < 0)
        throw new IllegalStateException();
      checkForComodification();
      try {
        ArrayList.this.remove(lastRet);
        cursor = lastRet;
        lastRet = -1;
        expectedModCount = modCount;
      } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
        throw new ConcurrentModificationException();
      }
    }

總結

以上就是這篇文章的全部內容了,希望本文的內容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,謝謝大家對腳本之家的支持。如果你想了解更多相關內容請查看下面相關鏈接

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