一、ArrayList的集合特點
| 問題 | 結 論 |
| ArrayList是否允許空 | 允許 |
| ArrayList是否允許重復數據 | 允許 |
| ArrayList是否有序 | 有序 |
| ArrayList是否線程安全 | 非線程安全 |
二、ArrayList的原理
ArrayList底層是一個Object[] elementData數組，能夠實現動態擴容，增減。
從源碼看ArrayList實現了RandomAccess, Cloneable,Serializable接口，RandomAccess用於快速存取提高循環的效率。Cloneable該接口可以實現對象的克隆方法。Serializable可以進行序列化，序列化是將對象的狀態信息轉換為可以存儲或傳輸的形式的過程。
三、源碼解析
1.屬性和構造方法
源碼解析主要是從集合從增加元素，刪除元素，查詢元素，以及修改元素這幾個常用方法進行解析。
- ArrayList屬性
1 transient Object[] elementData;//定義一個elementData數組 2 private int size;//size是數組大小實現數組增減size進行增減
- ArrayList無參構造方法
1 /** 2 * Constructs an empty list with an initial capacity of ten. 3 */ 4 public ArrayList() { 5 this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;//將elementData進行初始化elementData也是個Object[]類型。空的Object[]會給默認大小10 6 } 7 private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
- ArrayList有參構造方法
1 public ArrayList(int initialCapacity) { 2 if (initialCapacity > 0) { 3 this.elementData = new Object[initialCapacity];//將自定義的容量大小當成初始化elementData的大小 4 } else if (initialCapacity == 0) { 5 this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;//為0直接進行初始化 6 } else { 7 throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ 8 initialCapacity);//判斷如果自定義大小的容量小於0，則報下面這個非法數據異常 9 } 10 }
- ArrayList(Collection<? extends E> c)構造方法
1 //就是將個Collection轉換為ArrayList 2 public ArrayList(Collection<? extends E> c) { 3 elementData = c.toArray(); 4 if ((size = elementData.length) != 0) { 5 // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652) 6 if (elementData.getClass() != Object[].class)//進行對象校驗 7 elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); 8 } else { 9 // replace with empty array. 10 this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; 11 } 12 }
2.add()方法
- add確保數組已使用長度（size）， size+1確保之后足夠存下 下一個數據。
- 如果當前數組已使用長度（size）加1后的大於當前的數組長度，則調用grow方法，增長數組，grow方法會將當前數組的長度變為原來容量的1.5倍。
- 當第一次添加元素的時候this.size+1 的值是1，所以第一次添加的時候會將當前elementData數組的長度變為10。
-
新增的數據有地方存儲之后，則將新元素添加到位於size的位置上。
- 返回添加成功布爾值。
1 public boolean add(E e) { 2 ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! 確定內部容量是否夠了 3 elementData[size++] = e;//賦值 4 return true; 5 }
從源碼看add方法就是很正常的進行賦值的操作，這里ensureCapacityInternal是數組的核心下面進行詳細介紹。
1 private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) { 2 if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { 3 return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); 4 } 5 return minCapacity; 6 }
//確保添加的元素有地方存儲，當第一次添加元素的時候this.size+1 的值是1，所以第一次添加的時候會將當前elementData數組的長度變為10：
數組擴容條件判斷:當前所需的數組最小長度與數組的長度對比，如果大於0，則增長數組長度。
1 private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { 2 modCount++; 3 4 // overflow-conscious code 5 if (minCapacity - elementData.length > 0) 6 grow(minCapacity); 7 }
數組擴容:
1 private void grow(int minCapacity) { 2 // overflow-conscious code 3 int oldCapacity = elementData.length; //將擴充前的elementData大小給oldCapacity 4 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//newCapacity就是1.5倍的oldCapacity 5 if (newCapacity - minCapacity < 0)//elementData就空數組的時候，length=0，那么oldCapacity=0，newCapacity=0判斷成立，初始化elementData的大小了，就是為10. 6 newCapacity = minCapacity; 7 if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)//如果newCapacity超過了最大的容量限制，就調用hugeCapacity，也就是將能給的最大值給newCapacity 8 newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); 9 // minCapacity is usually close to size, so this is a win: 10 //新的容量大小已經確定好了，就copy數組，改變容量大小咯。 11 elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); 12 }
hugeCapacity()用來賦最大值。
1 //這個就是上面用到的方法 2 private static int hugeCapacity(int minCapacity) { 3 if (minCapacity < 0) // overflow 4 throw new OutOfMemoryError(); 5 //如果minCapacity都大於MAX_ARRAY_SIZE，那么就Integer.MAX_VALUE返回，反之將MAX_ARRAY_SIZE返回。 6 //Integer.MAX_VALUE:2147483647 MAX_ARRAY_SIZE：2147483639 也就是說最大也就能給到第一個數值。還是超過了這個限制，就要溢出了。相當於arraylist給了兩層防護。 7 return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? 8 Integer.MAX_VALUE : 9 MAX_ARRAY_SIZE; 10 }
3.void add(int，E)；在特定位置添加元素，也就是插入元素
在制定位置賦值，主要進行以下步驟，arryList集合的核心是arraycopy這個，這個后面具體介紹。
- 判斷索引有沒有越界
- 自增修改次數
- 將指定位置（index）上的元素保存到oldValue
- 將指定位置（index）上的元素都往前移動一位
- 將最后面的一個元素置空，好讓垃圾回收器回收
- 將原來的值oldValue返回
1 public void add(int index, E element) { 2 rangeCheckForAdd(index);//校驗。 3 ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! 4 //這個方法就是用來在插入元素之后，要將index之后的元素都往后移一位， 5 System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, 6 size - index); 7 //在目標位置上存放元素 8 elementData[index] = element; 9 size++;//size增加1 10 }
4.remove(int)：通過刪除指定位置上的元素
remove執行的方法如下:
- 判斷索引有沒有越界
- 自增修改次數
- 將指定位置（index）上的元素保存到oldValue
- .將指定位置（index）上的元素都往前移動一位
- 將最后面的一個元素置空
- 將原來的值oldValue返回
1 public E remove(int index) { 2 rangeCheck(index);//檢查 3 modCount++;//這個作用很多，比如用來檢測快速失敗(failfast)的一種標志。 4 E oldValue = elementData(index);//通過索引直接找到該元素 5 int numMoved = size - index - 1;//計算要移動的位數。 6 if (numMoved > 0) 7 //這個方法也已經解釋過了，就是用來移動元素的。 8 System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, 9 numMoved); 10 //將--size上的位置賦值為null，讓gc回收它。 11 elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work 12 //返回刪除的元素。 13 return oldValue; 14 }
5.System.arrayCopy這個是數組的擴容的核心api
如圖屬性詳解:
| 參數 | 說明 |
| src | 原數組 |
| srcPos | 原數組 |
| dest | 目標數組 |
| destPos | 目標數組的起始位置 |
| length | 要復制的數組元素的數目 |
1 public static void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length)//這個是native方法
具體使用請查看這個案例:
int data[] = new int[]{1, 2, 3, 4};
int bigdata[] = new int[6];
System.arraycopy(data, 0, bigdata, 0, 4);
結果：{1,2,3,4,0,0}
如圖所示：
四、總結:
- arrayList可以存放null。
- arrayList本質上就是一個elementData數組。
- arrayList中removeAll(collection c)和clear()的區別就是removeAll可以刪除批量指定的元素，而clear是刪除集合中的全部元素。
- arrayList由於本質是數組，所以它在數據的查詢方面會很快，而在插入刪除這些方面，性能下降很多。
- arrayList實現了RandomAccess，所以在遍歷它的時候推薦使用for循環。
- arrayList的實質是System.arraycopy方法，arraycopy其實是淺拷貝。