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Java ArrayList源碼深入分析

 更新時間：2022年08月27日 10:36:07   作者：niuyongzhi  
ArrayList 類是一個可以動態(tài)修改的數(shù)組，與普通數(shù)組的區(qū)別就是它是沒有固定大小的限制，我們可以添加或刪除元素。ArrayList 繼承了 AbstractList，并實現(xiàn)了List接口

1.ArrayList 是基數(shù)組結(jié)構(gòu)的，需要連續(xù)的內(nèi)存空間

從構(gòu)造函數(shù)可以看出，ArrayList內(nèi)部用一個Object數(shù)組來保存數(shù)據(jù)。

對于無參構(gòu)造，ArrayList會創(chuàng)建一個大小為10的初始數(shù)組，第一次擴容時會創(chuàng)建默認大小數(shù)組。

 //無參構(gòu)造函數(shù)，會構(gòu)造一個空數(shù)組。第一次擴容時會創(chuàng)默認大小為10的數(shù)組
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    transient Object[] elementData;
    public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    //如果給定集合大小，會創(chuàng)建一個對應大小的數(shù)組
    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);
        }
    }

2.對于set和get方法ArrayList效率高，因為可以直接通過下標獲取存儲對象。

 //直接通過角標從數(shù)組中取出元素
    public E get(int index) {
        if (index >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
        return (E) elementData[index];
    }
    //set 方法，直接通過index 拿到元素，進行修改就行。
    public E set(int index, E element) {
        if (index >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
        E oldValue = (E) elementData[index];
        elementData[index] = element;
        return oldValue;
    }

3.對于add方法，有兩種情況：

第一種是在尾部添加，不需要移動數(shù)組。

//Add 方法 ，在末端插入不需要
    public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

第二種情況在指定位置添加或插入數(shù)據(jù)，則需要移動數(shù)組，效率比較低。如果插入在第0個位置則需要移動整個數(shù)組。

  public void add(int index, E element) {
        if (index > size || index < 0)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        //被插入的元素在index。則移動的數(shù)組應該從index開始，向后移動一個，
		//移動的數(shù)組長度 size-index 從index開始的數(shù)組長度
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }

在add時還需要考慮到數(shù)組的擴容問題，看ensureCapacityInternal方法

 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        //通過無參構(gòu)造創(chuàng)建為設(shè)置初始大小時，判斷條件為true
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            //創(chuàng)建默認大小的數(shù)組，初始大小是10
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

添加元素后，元素數(shù)量大于數(shù)組長度時，進行擴容grow，擴容大小是原數(shù)組的1.5倍

 private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;
        // overflow-conscious code
        //新增后，數(shù)組容量已經(jīng)大于了數(shù)組長度，則進行擴容
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }
    private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
		//新的數(shù)組大小是原來的1.5倍
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);  
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        //創(chuàng)建一個新長度的數(shù)組。
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

4.對應remove 刪除元素操作。如果刪除元素在最后一個，不需要移動數(shù)組，否則會將被刪除元素之后的所有元素都要向前移動，效率比較低。

 //刪除
    public E remove(int index) {
        if (index >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
        modCount++;
        //取出被刪除的元素
        E oldValue = (E) elementData[index];
        int numMoved = size - index - 1;
		//移動的數(shù)組長度，大于0才需要移動，小于0說明被刪元素在最后一個
        if (numMoved > 0)
            //第一個參數(shù)是源數(shù)組，
            //第二個參數(shù)是移動的起始位置：index+1，從被刪元素的后一個位置開始
            //第三個參數(shù)是目標數(shù)組
            //第四個參數(shù)是移動目標位置：index，被刪除元素的位置
            //第五個參數(shù)是移動的數(shù)組長度 size - index - 1，從index+1位置開始之后的數(shù)組長度
            //最終會調(diào)用到native方法進行移動。
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
        return oldValue;
    }

5.System.arraycopy方法參數(shù)分析。

第二個參數(shù) index+1是被移動數(shù)組的起始位置，即被刪元素后一個位置

第四個參數(shù)index，是被移動數(shù)組的起始位置，即被刪元素的位置。

最后一個參數(shù)size-index-1，被移動數(shù)組的長度，即被刪元素后一個位置到元素末尾的長度

public static native void arraycopy(java.lang.Object src, int srcPos, java.lang.Object dest, int destPos, int length);

通過對源碼的閱讀，也許會對ArrayList有一個更加直接的了解。

到此這篇關(guān)于Java ArrayList源碼深入分析的文章就介紹到這了,更多相關(guān)Java ArrayList內(nèi)容請搜索腳本之家以前的文章或繼續(xù)瀏覽下面的相關(guān)文章希望大家以后多多支持腳本之家！

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