package annoction;
import java.util.*;
import java.util.function.Consumer;
import java.util.function.Predicate;
import java.util.function.UnaryOperator;
import sun.misc.SharedSecrets;
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
/**
* 序列號
*/
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
/**
* 默認容量
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/**
* 一個空數組
* 當用戶指定該 ArrayList 容量為 0 時，返回該空數組
*/
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* 一個空數組實例
* - 當用戶沒有指定 ArrayList 的容量時(即調用無參構造函數)，返回的是該數組==>剛創建一個 ArrayList 時，其內數據量為 0。
* - 當用戶第一次添加元素時，該數組將會擴容，變成默認容量為 10(DEFAULT_CAPACITY) 的一個數組===>通過 ensureCapacityInternal() 實現
* 它與 EMPTY_ELEMENTDATA 的區別就是：該數組是默認返回的，而后者是在用戶指定容量為 0 時返回
*/
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* ArrayList基於數組實現，用該數組保存數據, ArrayList 的容量就是該數組的長度
* - 該值為 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 時，當第一次添加元素進入 ArrayList 中時，數組將擴容值 DEFAULT_CAPACITY(10)
*/
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
/**
* ArrayList實際存儲的數據數量
*/
private int size;
/**
* 創建一個初試容量的、空的ArrayList
* @param initialCapacity 初始容量
* @throws IllegalArgumentException 當初試容量值非法(小於0)時拋出
*/
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：
* - 創建一個 空的 ArrayList，此時其內數組緩沖區 elementData = {}, 長度為 0
* - 當元素第一次被加入時，擴容至默認容量 10
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
/**
* 創建一個包含collection的ArrayList
* @param c 要放入 ArrayList 中的集合，其內元素將會全部添加到新建的 ArrayList 實例中
* @throws NullPointerException 當參數 c 為 null 時拋出異常
*/
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
//將集合轉化成Object[]數組
elementData = c.toArray();
//把轉化后的Object[]數組長度賦值給當前ArrayList的size，並判斷是否為0
if ((size = elementData.length) != 0) {
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
// 這句話意思是：c.toArray 可能不會返回 Object[]，可以查看 java 官方編號為 6260652 的 bug
if (elementData.getClass() != Object[].class)
// 若 c.toArray() 返回的數組類型不是 Object[]，則利用 Arrays.copyOf(); 來構造一個大小為 size 的 Object[] 數組
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
// 替換空數組
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
/**
* 將數組緩沖區大小調整到實際 ArrayList 存儲元素的大小，即 elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
* - 該方法由用戶手動調用，以減少空間資源浪費的目的 ce.
*/
public void trimToSize() {
// modCount 是 AbstractList 的屬性值：protected transient int modCount = 0;
// [問] modCount 有什么用？
modCount++;
// 當實際大小 < 數組緩沖區大小時
// 如調用默認構造函數后，剛添加一個元素，此時 elementData.length = 10，而 size = 1
// 通過這一步，可以使得空間得到有效利用，而不會出現資源浪費的情況
if (size < elementData.length) {
// 注意這里：這里的執行順序不是 (elementData = (size == 0) ) ? EMPTY_ELEMENTDATA : Arrays.copyOf(elementData, size);
// 而是：elementData = ((size == 0) ? EMPTY_ELEMENTDATA : Arrays.copyOf(elementData, size));
// 這里是運算符優先級的語法
// 調整數組緩沖區 elementData，變為實際存儲大小 Arrays.copyOf(elementData, size)
//先判斷size是否為0，如果為0:實際存儲為EMPTY_ELEMENTDATA,如果有數據就是Arrays.copyOf(elementData, size)
elementData = (size == 0)
? EMPTY_ELEMENTDATA
: Arrays.copyOf(elementData, size);
}
}
/**
* 指定 ArrayList 的容量
* @param minCapacity 指定的最小容量
*/
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
// 最小擴充容量，默認是 10
//這句就是：判斷是不是空的ArrayList,如果是的最小擴充容量10，否則最小擴充量為0
//上面無參構造函數創建后，當元素第一次被加入時，擴容至默認容量 10,就是靠這句代碼
int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)
? 0
: DEFAULT_CAPACITY;
// 若用戶指定的最小容量 > 最小擴充容量，則以用戶指定的為准，否則還是 10
if (minCapacity > minExpand) {
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
}
/**
* 私有方法：明確 ArrayList 的容量，提供給本類使用的方法
* - 用於內部優化，保證空間資源不被浪費：尤其在 add() 方法添加時起效
* @param minCapacity 指定的最小容量
*/
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
// 若 elementData == {}，則取 minCapacity 為 默認容量和參數 minCapacity 之間的最大值
// 注：ensureCapacity() 是提供給用戶使用的方法，在 ArrayList 的實現中並沒有使用
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity= Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
/**
* 私有方法：明確 ArrayList 的容量
* - 用於內部優化，保證空間資源不被浪費：尤其在 add() 方法添加時起效
* @param minCapacity 指定的最小容量
*/
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
// 將“修改統計數”+1，該變量主要是用來實現fail-fast機制的
modCount++;
// 防止溢出代碼：確保指定的最小容量 > 數組緩沖區當前的長度
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
/**
* 數組緩沖區最大存儲容量
* - 一些 VM 會在一個數組中存儲某些數據--->為什么要減去 8 的原因
* - 嘗試分配這個最大存儲容量，可能會導致 OutOfMemoryError(當該值 > VM 的限制時)
*/
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
/**
* 私有方法：擴容，以確保 ArrayList 至少能存儲 minCapacity 個元素
* - 擴容計算：newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); 擴充當前容量的1.5倍
* @param minCapacity 指定的最小容量
*/
private void grow(int minCapacity) {
// 防止溢出代碼
int oldCapacity = elementData.length;
// 運算符 >> 是帶符號右移. 如 oldCapacity = 10,則 newCapacity = 10 + (10 >> 1) = 10 + 5 = 15
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
if (newCapacity - minCapacity < 0) // 若 newCapacity 依舊小於 minCapacity
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) // 若 newCapacity 大於最大存儲容量，則進行大容量分配
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
/**
* 私有方法：大容量分配，最大分配 Integer.MAX_VALUE
* @param minCapacity
*/
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
/**
* 返回ArrayList實際存儲的元素數量
*/
public int size() {
return size;
}
/**
* ArrayList是否有元素
*/
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
/**
* 是否包含o元素
*/
public boolean contains(Object o) {
// 根據 indexOf() 的值(索引值)來判斷，大於等於 0 就包含
// 注意：等於 0 的情況不能漏，因為索引號是從 0 開始計數的
return indexOf(o) >= 0;
}
/**
* 順序查找，返回元素的最低索引值(最首先出現的索引位置)
* @return 存在？最低索引值：-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;
}
/**
* 逆序查找，返回元素的最低索引值(最首先出現的索引位置)
* @return 存在？最低索引值：-1
*/
public int lastIndexOf(Object o) {
if (o == null) {
for (int i = size-1; i >= 0; i--)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = size-1; i >= 0; i--)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
/**
* 實現的有Cloneable接口，深度復制：對拷貝出來的 ArrayList 對象的操作，不會影響原來的 ArrayList
* @return 一個克隆的 ArrayList 實例(深度復制的結果)
*/
public Object clone() {
try {
// Object 的克隆方法：會復制本對象及其內所有基本類型成員和 String 類型成員，但不會復制對象成員、引用對象
ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();
// 對需要進行復制的引用變量，進行獨立的拷貝：將存儲的元素移入新的 ArrayList 中
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);
}
}
/**
* 返回 ArrayList 的 Object 數組
* - 包含 ArrayList 的所有儲存元素
* - 對返回的該數組進行操作，不會影響該 ArrayList（相當於分配了一個新的數組）==>該操作是安全的
* - 元素存儲順序與 ArrayList 中的一致
*/
public Object[] toArray() {
return Arrays.copyOf(elementData, size);
}
/**
* 返回 ArrayList 元素組成的數組
* @param a 需要存儲 list 中元素的數組
* 若 a.length >= list.size，則將 list 中的元素按順序存入 a 中，然后 a[list.size] = null, a[list.size + 1] 及其后的元素依舊是 a 的元素
* 否則，將返回包含list 所有元素且數組長度等於 list 中元素個數的數組
* 注意：若 a 中本來存儲有元素，則 a 會被 list 的元素覆蓋，且 a[list.size] = null
* @return
* @throws ArrayStoreException 當 a.getClass() != list 中存儲元素的類型時
* @throws NullPointerException 當 a 為 null 時
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public <T> T[] toArray(T[] a) {
// 若數組a的大小 < ArrayList的元素個數,則新建一個T[]數組，
// 數組大小是"ArrayList的元素個數",並將“ArrayList”全部拷貝到新數組中
if (a.length < size)
// Make a new array of a's runtime type, but my contents:
return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());
// 若數組a的大小 >= ArrayList的元素個數,則將ArrayList的全部元素都拷貝到數組a中。
System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}
/**
* 獲取指定位置上的元素，從0開始
*/
public E get(int index) {
rangeCheck(index);//檢查是否越界
return elementData(index);
}
/**
* 檢查數組是否在界線內
*/
private void rangeCheck(int index) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
/**
* 返回在索引為 index 的元素：數組的隨機訪問
* - 默認包訪問權限
*
* 封裝粒度很強，連數組隨機取值都封裝為一個方法。
* 主要是避免每次取值都要強轉===>設置值就沒有封裝成一個方法，因為設置值不需要強轉
* @param index
* @return
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}
/**
* 設置 index 位置元素的值
* @param index 索引值
* @param element 需要存儲在 index 位置的元素值
* @return 替換前在 index 位置的元素值
* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
*/
public E set(int index, E element) {
rangeCheck(index);//越界檢查
E oldValue = elementData(index);//獲取舊數值
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
/**
*增加指定的元素到ArrayList的最后位置
* @param e 要添加的元素
* @return
*/
public boolean add(E e) {
// 確定ArrayList的容量大小---嚴謹
// 注意：size + 1，保證資源空間不被浪費，
// ☆☆☆按當前情況，保證要存多少個元素，就只分配多少空間資源
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
/**
*
*在這個ArrayList中的指定位置插入指定的元素，
* - 在指定位置插入新元素，原先在 index 位置的值往后移動一位
* @param index 指定位置
* @param element 指定元素
* @throws IndexOutOfBoundsException
*/
public void add(int index, E element) {
rangeCheckForAdd(index);//判斷角標是否越界
//看上面的，size+1，保證資源空間不浪費，按當前情況，保證要存多少元素，就只分配多少空間資源
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
//第一個是要復制的數組，第二個是從要復制的數組的第幾個開始，
// 第三個是復制到那，四個是復制到的數組第幾個開始，最后一個是復制長度
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}
/**
* 移除指定位置的元素
* index 之后的所有元素依次左移一位
* @param index 指定位置
* @return 被移除的元素
* @throws IndexOutOfBoundsException
*/
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue = elementData(index);
int numMoved = size - index - 1;//要移動的長度
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
// 將最后一個元素置空
elementData[--size] = null;
return oldValue;
}
/**
* 移除list中指定的第一個元素(符合條件索引最低的)
* 如果list中不包含這個元素，這個list不會改變
* 如果包含這個元素，index 之后的所有元素依次左移一位
* @param o 這個list中要被移除的元素
* @return
*/
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;
}
/**
* 快速刪除第 index 個元素
* 和public E remove(int index)相比
* 私有方法，跳過檢查，不返回被刪除的值
* @param index 要刪除的腳標
*/
private void fastRemove(int index) {
modCount++;//這個地方改變了modCount的值了
int numMoved = size - index - 1;//移動的個數
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; //將最后一個元素清除
}
/**
* 移除list中的所有元素，這個list表將在調用之后置空
* - 它會將數組緩沖區所以元素置為 null
* - 清空后，我們直接打印 list，卻只會看見一個 [], 而不是 [null, null, ….] ==> toString() 和 迭代器進行了處理
*/
public void clear() {
modCount++;
// clear to let GC do its work
for (int i = 0; i < size; i++)
elementData[i] = null;
size = 0;
}
/**
* 將一個集合的所有元素順序添加（追加）到 lits 末尾
* - ArrayList 是線程不安全的。
* - 該方法沒有加鎖，當一個線程正在將 c 中的元素加入 list 中，但同時有另一個線程在更改 c 中的元素，可能會有問題
* @param c 要追加的集合
* @return <tt>true</tt> ？ list 元素個數有改變時，成功：失敗
* @throws NullPointerException 當 c 為 null 時
*/
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;//要添加元素的個數
ensureCapacityInternal(size + numNew); //擴容
System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
/**
* 從 List 中指定位置開始插入指定集合的所有元素,
* -list中原來位置的元素向后移
* - 並不會覆蓋掉在 index 位置原有的值
* - 類似於 insert 操作，在 index 處插入 c.length 個元素（原來在此處的 n 個元素依次右移）
* @param index 插入指定集合的索引
* @param c 要添加的集合
* @return ？ list 元素個數有改變時，成功：失敗
* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
* @throws NullPointerException if the specified collection is null
*/
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
rangeCheckForAdd(index);
Object[] a = c.toArray();//是將list直接轉為Object[] 數組
int numNew = a.length; //要添加集合的元素數量
ensureCapacityInternal(size + numNew); // 擴容
int numMoved = size - index;//list中要移動的數量
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
numMoved);
System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
/**
* 移除list中 [fromIndex,toIndex) 的元素
* - 從toIndex之后(包括toIndex)的元素向前移動(toIndex-fromIndex)個元素
* -如果(toIndex==fromIndex)這個操作沒有影響
* @throws IndexOutOfBoundsException if {@code fromIndex} or
* {@code toIndex} is out of range
* ({@code fromIndex < 0 ||
* fromIndex >= size() ||
* toIndex > size() ||
* toIndex < fromIndex})
*/
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
modCount++;
int numMoved = size - toIndex;//要移動的數量
System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex,
numMoved);
// 刪除后，list 的長度
int newSize = size - (toIndex-fromIndex);
//將失效元素置空
for (int i = newSize; i < size; i++) {
elementData[i] = null;
}
size = newSize;
}
/**
* 添加時檢查索引是否越界
*/
private void rangeCheckForAdd(int index) {
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
/**
* 構建IndexOutOfBoundsException詳細消息
*/
private String outOfBoundsMsg(int index) {
return "Index: "+index+", Size: "+size;
}
/**
* 移除list中指定集合包含的所有元素
* @param c 要從list中移除的指定集合
* @return {@code true} if this list changed as a result of the call
* @throws ClassCastException 如果list中的一個元素的類和指定集合不兼容
* (<a href="Collection.html#optional-restrictions">optional</a>)
* @throws NullPointerException 如果list中包含一個空元素，而指定集合中不允許有空元素
*/
public boolean removeAll(Collection<?> c) {
Objects.requireNonNull(c);//判斷集合是否為空，如果為空報NullPointerException
//批量移除c集合的元素，第二個參數：是否采補集
return batchRemove(c, false);
}
/**
* Retains only the elements in this list that are contained in the
* specified collection. In other words, removes from this list all
* of its elements that are not contained in the specified collection.
*
* @param c collection containing elements to be retained in this list
* @return {@code true} if this list changed as a result of the call
* @throws ClassCastException if the class of an element of this list
* is incompatible with the specified collection
* (<a href="Collection.html#optional-restrictions">optional</a>)
* @throws NullPointerException if this list contains a null element and the
* specified collection does not permit null elements
* (<a href="Collection.html#optional-restrictions">optional</a>),
* or if the specified collection is null
* @see Collection#contains(Object)
*/
public boolean retainAll(Collection<?> c) {
Objects.requireNonNull(c);
return batchRemove(c, true);
}
/**
* 批處理移除
* @param c 要移除的集合
* @param complement 是否是補集
* 如果true：移除list中除了c集合中的所有元素
* 如果false：移除list中 c集合中的元素
*/
private boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement) {
final Object[] elementData = this.elementData;
int r = 0, w = 0;
boolean modified = false;
try {
//遍歷數組，並檢查這個集合是否對應值，移動要保留的值到數組前面，w最后值為要保留的值得數量
//如果保留：將相同元素移動到前段，如果不保留：將不同的元素移動到前段
for (; r < size; r++)
if (c.contains(elementData[r]) == complement)
elementData[w++] = elementData[r];
} finally {
//最后 r=size 注意for循環中最后的r++
// w=保留元素的大小
// Preserve behavioral compatibility with AbstractCollection,
// even if c.contains() throws.
//r!=size表示可能出錯了，
if (r != size) {
System.arraycopy(elementData, r,
elementData, w,
size - r);
w += size - r;
}
//如果w==size：表示全部元素都保留了，所以也就沒有刪除操作發生，所以會返回false；反之，返回true，並更改數組
//而 w!=size;即使try拋出異常，也能正常處理異常拋出前的操作，因為w始終要為保留的前半部分，數組也不會因此亂序
if (w != size) {
// clear to let GC do its work
for (int i = w; i < size; i++)
elementData[i] = null;
modCount += size - w;
size = w;
modified = true;
}
}
return modified;
}
/**
* 私有方法
* 將ArrayList實例序列化
*/
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException{
// 寫入所有元素數量的任何隱藏的東西
int expectedModCount = modCount;
s.defaultWriteObject();
//寫入clone行為的容量大小
s.writeInt(size);
//以合適的順序寫入所有的元素
for (int i=0; i<size; i++) {
s.writeObject(elementData[i]);
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/**
* 私有方法
* 從反序列化中重構ArrayList實例
*/
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
//讀出大小和隱藏的東西
s.defaultReadObject();
// 從輸入流中讀取ArrayList的size
s.readInt(); // ignored
if (size > 0) {
ensureCapacityInternal(size);
Object[] a = elementData;
// 從輸入流中將“所有的元素值”讀出
for (int i=0; i<size; i++) {
a[i] = s.readObject();
}
}
}
/**
* 返回從指定索引開始到結束的帶有元素的list迭代器
*/
public ListIterator<E> listIterator(int index) {
if (index < 0 || index > size)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
return new ListItr(index);
}
/**
* 返回從0索引開始到結束的帶有元素的list迭代器
*/
public ListIterator<E> listIterator() {
return new ListItr(0);
}
/**
* 以一種合適的排序返回一個iterator到元素的結尾
*/
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
/**
* Itr是AbstractList.Itr的優化版本
* 為什么會報ConcurrentModificationException異常?
* 1. Iterator 是工作在一個獨立的線程中，並且擁有一個 mutex 鎖。
* 2. Iterator 被創建之后會建立一個指向原來對象的單鏈索引表，當原來的對象數量發生變化時，
* 這個索引表的內容不會同步改變，所以當索引指針往后移動的時候就找不到要迭代的對象，
* 3. 所以按照 fail-fast 原則 Iterator 會馬上拋出 java.util.ConcurrentModificationException 異常。
* 4. 所以 Iterator 在工作的時候是不允許被迭代的對象被改變的。
* 但你可以使用 Iterator 本身的方法 remove() 來刪除對象，
* 5. Iterator.remove() 方法會在刪除當前迭代對象的同時維護索引的一致性。
*/
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor; // 下一個元素返回的索引
int lastRet = -1; // 最后一個元素返回的索引 -1 if no such
int expectedModCount = modCount;
/**
* 是否有下一個元素
*/
public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}
/**
* 返回list中的值
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor;//i當前元素的索引
if (i >= size)//第一次檢查：角標是否越界越界
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)//第二次檢查,list集合中數量是否發生變化
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1; //cursor 下一個元素的索引
return (E) elementData[lastRet = i];//最后一個元素返回的索引
}
/**
* 移除集合中的元素
*/
public void remove() {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
//移除list中的元素
ArrayList.this.remove(lastRet);
//由於cursor比lastRet大1，所有這行代碼是指指針往回移動一位
cursor = lastRet;
//將最后一個元素返回的索引重置為-1
lastRet = -1;
//重新設置了expectedModCount的值，避免了ConcurrentModificationException的產生
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/**
* jdk 1.8中使用的方法
* 將list中的所有元素都給了consumer，可以使用這個方法來取出元素
*/
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) {
Objects.requireNonNull(consumer);
final int size = ArrayList.this.size;
int i = cursor;
if (i >= size) {
return;
}
final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
while (i != size && modCount == expectedModCount) {
consumer.accept((E) elementData[i++]);
}
// update once at end of iteration to reduce heap write traffic
cursor = i;
lastRet = i - 1;
checkForComodification();
}
/**
* 檢查modCount是否等於expectedModCount
* 在 迭代時list集合的元素數量發生變化時會造成這兩個值不相等
*/
final void checkForComodification() {
//當expectedModCount和modCount不相等時，就拋出ConcurrentModificationException
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/*------------------------------------- Itr 結束 -------------------------------------------*/
/**
* AbstractList.ListItr 的優化版本
* ListIterator 與普通的 Iterator 的區別：
* - 它可以進行雙向移動，而普通的迭代器只能單向移動
* - 它可以添加元素(有 add() 方法)，而后者不行
*/
private class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {
ListItr(int index) {
super();
cursor = index;
}
/**
* 是否有前一個元素
*/
public boolean hasPrevious() {
return cursor != 0;
}
/**
* 獲取下一個元素的索引
*/
public int nextIndex() {
return cursor;
}
/**
* 獲取 cursor 前一個元素的索引
* - 是 cursor 前一個，而不是當前元素前一個的索引。
* - 若調用 next() 后馬上調用該方法，則返回的是當前元素的索引。
* - 若調用 next() 后想獲取當前元素前一個元素的索引，需要連續調用兩次該方法。
*/
public int previousIndex() {
return cursor - 1;
}
/**
* 返回 cursor 前一元素
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public E previous() {
checkForComodification();
int i = cursor - 1;
if (i < 0)//第一次檢查：索引是否越界
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)//第二次檢查
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i;//cursor回移
return (E) elementData[lastRet = i];//返回 cursor 前一元素
}
/**
* 將數組的最后一個元素,設置成元素e
*/
public void set(E e) {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
//將數組最后一個元素，設置成元素e
ArrayList.this.set(lastRet, e);
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/**
* 添加元素
*/
public void add(E e) {
checkForComodification();
try {
int i = cursor;//當前元素的索引后移一位
ArrayList.this.add(i, e);//在i位置上添加元素e
cursor = i + 1;//cursor后移一位
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
}
/*------------------------------------- ListItr 結束 -------------------------------------------*/
/**
* 獲取從 fromIndex 到 toIndex 之間的子集合(左閉右開區間)
* - 若 fromIndex == toIndex，則返回的空集合
* - 對該子集合的操作，會影響原有集合
* - 當調用了 subList() 后，若對原有集合進行刪除操作(刪除subList 中的首個元素)時，會拋出異常 java.util.ConcurrentModificationException
* 這個和Itr的原因差不多由於modCount發生了改變，對集合的操作需要用子集合提供的方法
* - 該子集合支持所有的集合操作
*
* 原因看 SubList 內部類的構造函數就可以知道
* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
* @throws IllegalArgumentException {@inheritDoc}
*/
public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size);
return new SubList(this, 0, fromIndex, toIndex);
}
/**
* 檢查傳入索引的合法性
* 注意[fromIndex,toIndex)
*/
static void subListRangeCheck(int fromIndex, int toIndex, int size) {
if (fromIndex < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException("fromIndex = " + fromIndex);
if (toIndex > size)//由於是左閉右開的，所以toIndex可以等於size
throw new IndexOutOfBoundsException("toIndex = " + toIndex);
if (fromIndex > toIndex)
throw new IllegalArgumentException("fromIndex(" + fromIndex +
") > toIndex(" + toIndex + ")");
}
/**
* 私有類
* 嵌套內部類：也實現了 RandomAccess，提供快速隨機訪問特性
* 這個是通過映射來實現的
*/
private class SubList extends AbstractList<E> implements RandomAccess {
private final AbstractList<E> parent; //實際傳入的是ArrayList本身
private final int parentOffset; // 相對於父集合的偏移量，其實就是 fromIndex
private final int offset; // 偏移量，默認是 0
int size; //SubList中的元素個數
SubList(AbstractList<E> parent,
int offset, int fromIndex, int toIndex) {
// 看到這部分，就理解為什么對 SubList 的操作，會影響父集合---> 因為子集合的處理，僅僅是給出了一個映射到父集合相應區間的引用
// 再加上 final，的修飾，就能明白為什么進行了截取子集合操作后，父集合不能刪除 SubList 中的首個元素了--->offset 不能更改
this.parent = parent;
this.parentOffset = fromIndex;//原來的偏移量
this.offset = offset + fromIndex;//加了offset的偏移量
this.size = toIndex - fromIndex;
this.modCount = ArrayList.this.modCount;
}
/**
* 設置新值，返回舊值
*/
public E set(int index, E e) {
rangeCheck(index);//越界檢查
checkForComodification();//檢查
//從這一條語句可以看出：對子類添加元素，是直接操作父類添加的
E oldValue = ArrayList.this.elementData(offset + index);
ArrayList.this.elementData[offset + index] = e;
return oldValue;
}
/**
* 獲取指定索引的元素
*/
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
checkForComodification();
return ArrayList.this.elementData(offset + index);
}
/**
* 返回元素的數量
*/
public int size() {
checkForComodification();
return this.size;
}
/**
* 指定位置添加元素
*/
public void add(int index, E e) {
rangeCheckForAdd(index);
checkForComodification();
//從這里可以看出，先通過index拿到在原來數組上的索引，再調用父類的添加方法實現添加
parent.add(parentOffset + index, e);
this.modCount = parent.modCount;
this.size++;
}
/**
* 移除指定位置的元素
*/
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);
checkForComodification();
E result = parent.remove(parentOffset + index);
this.modCount = parent.modCount;
this.size--;
return result;
}
/**
* 移除subList中的[fromIndex,toIndex)之間的元素
*/
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
checkForComodification();
parent.removeRange(parentOffset + fromIndex,
parentOffset + toIndex);
this.modCount = parent.modCount;
this.size -= toIndex - fromIndex;
}
/**
* 添加集合中的元素到subList結尾
* @param c
* @return
*/
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
//調用父類的方法添加集合元素
return addAll(this.size, c);
}
/**
* 在subList指定位置,添加集合中的元素
*/
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
rangeCheckForAdd(index);//越界檢查
int cSize = c.size();
if (cSize==0)
return false;
checkForComodification();
//調用父類的方法添加
parent.addAll(parentOffset + index, c);
this.modCount = parent.modCount;
this.size += cSize;
return true;
}
/**
* subList中的迭代器
*/
public Iterator<E> iterator() {
return listIterator();
}
/**
* 返回從指定索引開始到結束的帶有元素的list迭代器
*/
public ListIterator<E> listIterator(final int index) {
checkForComodification();
rangeCheckForAdd(index);
final int offset = this.offset;//偏移量
return new ListIterator<E>() {
int cursor = index;
int lastRet = -1;//最后一個元素的下標
int expectedModCount = ArrayList.this.modCount;
public boolean hasNext() {
return cursor != SubList.this.size;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= SubList.this.size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (offset + i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1;
return (E) elementData[offset + (lastRet = i)];
}
public boolean hasPrevious() {
return cursor != 0;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E previous() {
checkForComodification();
int i = cursor - 1;
if (i < 0)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (offset + i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i;
return (E) elementData[offset + (lastRet = i)];
}
//jdk8的方法
@SuppressWarnings("unchecked")
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) {
Objects.requireNonNull(consumer);
final int size = SubList.this.size;
int i = cursor;
if (i >= size) {
return;
}
final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (offset + i >= elementData.length) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
while (i != size && modCount == expectedModCount) {
consumer.accept((E) elementData[offset + (i++)]);
}
// update once at end of iteration to reduce heap write traffic
lastRet = cursor = i;
checkForComodification();
}
public int nextIndex() {
return cursor;
}
public int previousIndex() {
return cursor - 1;
}
public void remove() {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
SubList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
expectedModCount = ArrayList.this.modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
public void set(E e) {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.set(offset + lastRet, e);
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
public void add(E e) {
checkForComodification();
try {
int i = cursor;
SubList.this.add(i, e);
cursor = i + 1;
lastRet = -1;
expectedModCount = ArrayList.this.modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
final void checkForComodification() {
if (expectedModCount != ArrayList.this.modCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
};
}
//subList的方法，同樣可以再次截取List同樣是使用映射方式
public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size);
return new SubList(this, offset, fromIndex, toIndex);
}
private void rangeCheck(int index) {
if (index < 0 || index >= this.size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private void rangeCheckForAdd(int index) {
if (index < 0 || index > this.size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private String outOfBoundsMsg(int index) {
return "Index: "+index+", Size: "+this.size;
}
private void checkForComodification() {
if (ArrayList.this.modCount != this.modCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
/**
* subList方法：獲取一個分割器
* - fail-fast
* - late-binding：后期綁定
* - java8 開始提供
*/
public Spliterator<E> spliterator() {
checkForComodification();
return new ArrayListSpliterator<E>(ArrayList.this, offset,
offset + this.size, this.modCount);
}
}
/*------------------SubList結束-------------------------------*/
//1.8方法
@Override
public void forEach(Consumer<? super E> action) {
Objects.requireNonNull(action);
final int expectedModCount = modCount;
@SuppressWarnings("unchecked")
final E[] elementData = (E[]) this.elementData;
final int size = this.size;
for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
action.accept(elementData[i]);//這里將所有元素都接受到Consumer中了，所有可以使用1.8中的方法直接獲取每一個元素
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/**
* 獲取一個分割器
* - fail-fast 機制和itr，subList一個機制
* - late-binding：后期綁定
* - java8 開始提供
* @return a {@code Spliterator} over the elements in this list
* @since 1.8
*/
@Override
public Spliterator<E> spliterator() {
return new ArrayListSpliterator<>(this, 0, -1, 0);
}
/** Index-based split-by-two, lazily initialized Spliterator */
// 基於索引的、二分的、懶加載的分割器
static final class ArrayListSpliterator<E> implements Spliterator<E> {
//用於存放ArrayList對象
private final ArrayList<E> list;
//起始位置（包含），advance/split操作時會修改
private int index;
//結束位置（不包含），-1 表示到最后一個元素
private int fence;
//用於存放list的modCount
private int expectedModCount;
//默認的起始位置是0,默認的結束位置是-1
ArrayListSpliterator(ArrayList<E> list, int origin, int fence,
int expectedModCount) {
this.list = list; // OK if null unless traversed
this.index = origin;
this.fence = fence;
this.expectedModCount = expectedModCount;
}
//在第一次使用時實例化結束位置
private int getFence() {
int hi; // (a specialized variant appears in method forEach)
ArrayList<E> lst;
//fence<0時（第一次初始化時，fence才會小於0）：
if ((hi = fence) < 0) {
//如果list集合中沒有元素
if ((lst = list) == null)
//list 為 null時，fence=0
hi = fence = 0;
else {
//否則，fence = list的長度。
expectedModCount = lst.modCount;
hi = fence = lst.size;
}
}
return hi;
}
//分割list，返回一個新分割出的spliterator實例
//相當於二分法，這個方法會遞歸
//1.ArrayListSpliterator本質上還是對原list進行操作，只是通過index和fence來控制每次處理范圍
//2.也可以得出，ArrayListSpliterator在遍歷元素時，不能對list進行結構變更操作，否則拋錯。
public ArrayListSpliterator<E> trySplit() {
//hi:結束位置(不包括) lo:開始位置 mid:中間位置
int hi = getFence(), lo = index, mid = (lo + hi) >>> 1;
//當lo>=mid,表示不能在分割，返回null
//當lo<mid時,可分割，切割（lo，mid）出去，同時更新index=mid
/**如: | 0 | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 數組長度為6 的進行 split
* 結束角標 hi:6 開始角標lo:0 mid:3 lo<mid
* [0,3) 同時 lo:3 hi:6 mid:4
* [3,4) 同時 lo:4 hi:6 mid:5
* [4,5) 同時 lo:5 hid:6 mid:5
* null
*/
return (lo >= mid) ? null : // divide range in half unless too small
new ArrayListSpliterator<E>(list, lo, index = mid,
expectedModCount);
}
//返回true 時，只表示可能還有元素未處理
//返回false 時，沒有剩余元素處理了。。。
public boolean tryAdvance(Consumer<? super E> action) {
if (action == null)
throw new NullPointerException();
int hi = getFence(), i = index;
if (i < hi) {
index = i + 1;//角標前移
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E)list.elementData[i];//取出元素
action.accept(e);//給Consumer類函數
if (list.modCount != expectedModCount)//遍歷時，結構發生變更，拋錯
throw new ConcurrentModificationException();
return true;
}
return false;
}
//順序遍歷處理所有剩下的元素
//Consumer類型，傳入值處理
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
int i, hi, mc; // hi list的長度 )
ArrayList<E> lst; Object[] a;//數組，元素集合
if (action == null)
throw new NullPointerException();
//如果list不為空 而且 list中的元素不為空
if ((lst = list) != null && (a = lst.elementData) != null) {
//當fence<0時，表示fence和expectedModCount未初始化，可以思考一下這里能否直接調用getFence()，嘿嘿？
if ((hi = fence) < 0) {
mc = lst.modCount;
hi = lst.size;//由於上面判斷過了，可以直接將lst大小給hi(不包括)
}
else
mc = expectedModCount;
if ((i = index) >= 0 && (index = hi) <= a.length) {
for (; i < hi; ++i) {//將所有元素給Consumer
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) a[i];
action.accept(e);
}
if (lst.modCount == mc)
return;
}
}
throw new ConcurrentModificationException();
}
//估算大小
public long estimateSize() {
return (long) (getFence() - index);
}
//打上特征值：、可以返回size
public int characteristics() {
//命令，大小，子大小
return Spliterator.ORDERED | Spliterator.SIZED | Spliterator.SUBSIZED;
}
}
/**
* 1.8方法
* 根據Predicate條件來移除元素
* 將所有元素依次根據filter的條件判斷
* Predicate 是 傳入元素 返回 boolean 類型的接口
*/
@Override
public boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) {
Objects.requireNonNull(filter);
// figure out which elements are to be removed
// any exception thrown from the filter predicate at this stage
// will leave the collection unmodified
int removeCount = 0;
final BitSet removeSet = new BitSet(size);
final int expectedModCount = modCount;
final int size = this.size;
for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
@SuppressWarnings("unchecked")
final E element = (E) elementData[i];
if (filter.test(element)) {//如果元素滿足條件
removeSet.set(i);//將滿足條件的角標存放到set中
removeCount++;//移除set的數量
}
}
if (modCount != expectedModCount) {//判斷是否外部修改了
throw new ConcurrentModificationException();
}
// shift surviving elements left over the spaces left by removed elements
final boolean anyToRemove = removeCount > 0;//如果有移除元素
if (anyToRemove) {
final int newSize = size - removeCount;//新大小
//i:[0,size) j[0,newSize)
for (int i=0, j=0; (i < size) && (j < newSize); i++, j++) {
i = removeSet.nextClearBit(i);//i是[0,size)中不是set集合中的角標
elementData[j] = elementData[i];//新元素
}
//將空元素置空
for (int k=newSize; k < size; k++) {
elementData[k] = null; // Let gc do its work
}
this.size = newSize;
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
modCount++;
}
return anyToRemove;
}
/**
* UnaryOperator 接受一個什么類型的參數，返回一個什么類型的參數
* 對數組中的每一個元素進行一系列的操作，返回同樣的元素，
* 如果 List<Student> lists 將list集合中的每一個student姓名改為張三
* 使用這個方法就非常方便
* @param operator
*/
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {
Objects.requireNonNull(operator);
final int expectedModCount = modCount;
final int size = this.size;
for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
//取出每一個元素給operator的apply方法
elementData[i] = operator.apply((E) elementData[i]);
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
modCount++;
}
/**
* 根據 Comparator條件進行排序
* Comparator（e1,e2） 返回 boolean類型
*/
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public void sort(Comparator<? super E> c) {
final int expectedModCount = modCount;
Arrays.sort((E[]) elementData, 0, size, c);
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
modCount++;
}
}
