簡介
ArrayList就是動態數組，用MSDN中的說法，就是Array的復雜版本，它提供了動態的增加和減少元素，實現了ICollection和IList接口，靈活的設置數組的大小等好處
有圖有碼
圖為手工畫的，有點丑見諒 _！
- 初始化集合ArrayList list = new ArrayList();
因為使用無參構造時候集合容器為空，所以無任何空位。 - 第一次添加元素 add("a") 第一次添加元素時候，檢測容器為空，根據默認容量10進行初始化容器。然后將元素放置到第一個空位中。 初始化容器：
增加一個元素：
- 第十一次添加元素 add("k") 第十一次添加元素，發現元素超出容量，所以進行一次擴容，擴容后的大小為原容量加原容量的二分之一，即為15；然后將元素放置到第是一個空位中。
增加容量：
增加一個元素：
- 移除期中一個元素 remove(3) 移除第三個元素，將數組從第四個元素到最后一個元素放置到第三個元素開始到最后，然后將數組的最后一位元素設為null。
源碼分析
構造方法
//無參構造方法，初始化elementData為{} private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; //元素數組 transient Object[] elementData; //集合大小 private int size; //默認容量 private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; }//指定容量大小的構造方法 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); } }//帶有初始化數據的構造 public ArrayList(Collection<? extends E> c) { elementData = c.toArray(); if ((size = elementData.length) != 0) { // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652) // 因為c.toArray返回的不一定為Object[] // 如Object[] objs = new String[]{""}; // objs[0]=new Object();//java.lang.ArrayStoreException: java.lang.Object //經測試 在1.8被修復了^_^ if (elementData.getClass() != Object[].class) elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); } else { // replace with empty array. this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } }方法及源碼
- add
//增加一個元素 public boolean add(E e) { //確保有空余的容量，否則則增加容量 ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; }//指定位置插入一個元素 public void add(int index, E element) { //檢測下標是否越界，否則 throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index)); rangeCheckForAdd(index); ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! //拷貝數組，為新元素騰出一個空位 System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index); elementData[index] = element; size++; }//確保有空余的容量，否則則增加容量 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { //如果集合為空，則取默認和當前size+1較大的值 if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } ensureExplicitCapacity(minCapacity); } //判斷當前容量是否夠用 private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; // overflow-conscious code if (minCapacity - elementData.length > 0) //增加容量 grow(minCapacity); } //增加容量 private void grow(int minCapacity) { // overflow-conscious code int oldCapacity = elementData.length; //新容量=原來大小+原來大小/2，也就是說擴容原來大小的一半。 //備注： x>>1=x/2 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); //如果新容量還不夠用，設容量為所需容量 if (newCapacity - minCapacity < 0) newCapacity = minCapacity; //如過所需容量大於最大容量Integer.MAX_VALUE - 8,則設置超大容量 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); } //設置超大容量，capacity=Integer.MAX_VALUE=2147483647 private static int hugeCapacity(int minCapacity) { if (minCapacity < 0) // overflow throw new OutOfMemoryError(); return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE; }- remove
//首先根據對象循環對比，找出第一個相等的對象的下標 //然后通過fastRemove方法進行快速移除 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; }//根據下標進行移除，返回被移除的元素 public E remove(int index) { //檢查下標是否越界 rangeCheck(index); modCount++; E oldValue = elementData(index); //計算出要拷貝的對象個數 int numMoved = size - index - 1; //移除的原理就是將指定下標的后面元素全部向前移動一步，將末端元素設為null if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work return oldValue; }//快速移除方法 private void fastRemove(int index) { modCount++; int numMoved = size - index - 1; //移除的原理就是將指定下標的后面元素全部向前移動一步，將末端元素設為null if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work }- get
public E get(int index) { //檢測下標是否越界 rangeCheck(index); return elementData(index); }- set
//修改某個下標的元素 public E set(int index, E element) { //檢測下標是否越界 rangeCheck(index); //獲取老的元素 E oldValue = elementData(index); //賦值新的元素 elementData[index] = element; return oldValue; }- clear
//清楚集合，循環元素，將每個元素設置為null public void clear() { modCount++; // clear to let GC do its work for (int i = 0; i < size; i++) elementData[i] = null; size = 0; }總結
通過源碼分析，ArrayList集合就是通過System.arraycopy方法將普通數組Object[]包裝為一個動態數組，實現數組的增刪改查。
- 優點
1、修改元素和通過下標查詢元素效率高
2、集合是有順序的 - 缺點
1、刪除元素效率低，因為要通過拷貝數組來實現
2、大量新增效率低，因為大量新增的時候要不斷進行擴容和數組的拷貝
3、清除集合效率低，因為清除功能是通過循環數組進行清除的
4、移除元素后，容量有大量剩余，需要手動調用trimToSize進行清理
其他
1、使用時候如果知道預期容量，建議設定容量，避免不斷擴容影響效率。
2、建議改進清除操作，避免使用循環進行清除。
參考
- 百度百科 http://baike.baidu.com/link?url=Ff4TnTpO2FNkD2y4Z0VuM_caPtYUkV74O4f-rFnXB_kvu-KA8FlttknMy481CwO2XcN1nfhZHqk7UAnBKVMOgki5rB3WlfLvxZHuJktz8gu
- 由ArrayList構造函數源碼引出的問題 http://www.cnblogs.com/zhizhizhiyuan/p/3662371.html
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