一、ArrayList的集合特点
| 问题 | 结 论 |
| ArrayList是否允许空 | 允许 |
| ArrayList是否允许重复数据 | 允许 |
| ArrayList是否有序 | 有序 |
| ArrayList是否线程安全 | 非线程安全 |
二、ArrayList的原理
ArrayList底层是一个Object[] elementData数组，能够实现动态扩容，增减。
从源码看ArrayList实现了RandomAccess, Cloneable,Serializable接口，RandomAccess用于快速存取提高循环的效率。Cloneable该接口可以实现对象的克隆方法。Serializable可以进行序列化，序列化是将对象的状态信息转换为可以存储或传输的形式的过程。
三、源码解析
1.属性和构造方法
源码解析主要是从集合从增加元素，删除元素，查询元素，以及修改元素这几个常用方法进行解析。
- ArrayList属性
transient Object[] elementData;//定义一个elementData数组
private int size;//size是数组大小实现数组增减size进行增减
- ArrayList无参构造方法
/**
* Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;//将elementData进行初始化elementData也是个Object[]类型。空的Object[]会给默认大小10
}
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
- ArrayList有参构造方法
public ArrayList(int initialCapacity) {
if (initialCapacity > 0) {
this.elementData = new Object[initialCapacity];//将自定义的容量大小当成初始化elementData的大小
} else if (initialCapacity == 0) {
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;//为0直接进行初始化
} else {
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);//判断如果自定义大小的容量小于0，则报下面这个非法数据异常
}
}
- ArrayList(Collection<? extends E> c)构造方法
//就是将个Collection转换为ArrayList
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray();
if ((size = elementData.length) != 0) {
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
if (elementData.getClass() != Object[].class)//进行对象校验
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
// replace with empty array.
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
2.add()方法
- add确保数组已使用长度（size）， size+1确保之后足够存下 下一个数据。
- 如果当前数组已使用长度（size）加1后的大于当前的数组长度，则调用grow方法，增长数组，grow方法会将当前数组的长度变为原来容量的1.5倍。
- 当第一次添加元素的时候this.size+1 的值是1，所以第一次添加的时候会将当前elementData数组的长度变为10。
- 新增的数据有地方存储之后，则将新元素添加到位于size的位置上。
- 返回添加成功布尔值。
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!! 确定内部容量是否够了
elementData[size++] = e;//赋值
return true;
}
从源码看add方法就是很正常的进行赋值的操作，这里ensureCapacityInternal是数组的核心下面进行详细介绍。
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
//确保添加的元素有地方存储，当第一次添加元素的时候this.size+1 的值是1，所以第一次添加的时候会将当前elementData数组的长度变为10：
数组扩容条件判断:当前所需的数组最小长度与数组的长度对比，如果大于0，则增长数组长度。
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
数组扩容:
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length; //将扩充前的elementData大小给oldCapacity
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//newCapacity就是1.5倍的oldCapacity
if (newCapacity - minCapacity < 0)//elementData就空数组的时候，length=0，那么oldCapacity=0，newCapacity=0判断成立，初始化elementData的大小了，就是为10.
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)//如果newCapacity超过了最大的容量限制，就调用hugeCapacity，也就是将能给的最大值给newCapacity
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
//新的容量大小已经确定好了，就copy数组，改变容量大小咯。
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
hugeCapacity()用来赋最大值。
//这个就是上面用到的方法
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
//如果minCapacity都大于MAX_ARRAY_SIZE，那么就Integer.MAX_VALUE返回，反之将MAX_ARRAY_SIZE返回。
//Integer.MAX_VALUE:2147483647 MAX_ARRAY_SIZE：2147483639 也就是说最大也就能给到第一个数值。还是超过了这个限制，就要溢出了。相当于arraylist给了两层防护。
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
3.void add(int，E)；在特定位置添加元素，也就是插入元素
在制定位置赋值，主要进行以下步骤，arryList集合的核心是arraycopy这个，这个后面具体介绍。
- 判断索引有没有越界
- 自增修改次数
- 将指定位置（index）上的元素保存到oldValue
- 将指定位置（index）上的元素都往前移动一位
- 将最后面的一个元素置空，好让垃圾回收器回收
- 将原来的值oldValue返回
public void add(int index, E element) {
rangeCheckForAdd(index);//校验。
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
//这个方法就是用来在插入元素之后，要将index之后的元素都往后移一位，
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
//在目标位置上存放元素
elementData[index] = element;
size++;//size增加1
}
4.remove(int)：通过删除指定位置上的元素
remove执行的方法如下:
- 判断索引有没有越界
- 自增修改次数
- 将指定位置（index）上的元素保存到oldValue
- .将指定位置（index）上的元素都往前移动一位
- 将最后面的一个元素置空
- 将原来的值oldValue返回
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);//检查
modCount++;//这个作用很多，比如用来检测快速失败(failfast)的一种标志。
E oldValue = elementData(index);//通过索引直接找到该元素
int numMoved = size - index - 1;//计算要移动的位数。
if (numMoved > 0)
//这个方法也已经解释过了，就是用来移动元素的。
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
//将--size上的位置赋值为null，让gc回收它。
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
12 //返回删除的元素。
return oldValue;
}
5.System.arrayCopy这个是数组的扩容的核心api
如图属性详解:
| 参数 | 说明 |
| src | 原数组 |
| srcPos | 原数组 |
| dest | 目标数组 |
| destPos | 目标数组的起始位置 |
| length | 要复制的数组元素的数目 |
public static void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length)//这个是native方法
具体使用请查看这个案例:
int data[] = new int[]{1, 2, 3, 4};
int bigdata[] = new int[6];
System.arraycopy(data, 0, bigdata, 0, 4);
结果：{1,2,3,4,0,0}
如图所示：
四、总结:
- arrayList可以存放null。
- arrayList本质上就是一个elementData数组。
- arrayList中removeAll(collection c)和clear()的区别就是removeAll可以删除批量指定的元素，而clear是删除集合中的全部元素。
- arrayList由于本质是数组，所以它在数据的查询方面会很快，而在插入删除这些方面，性能下降很多。
- arrayList实现了RandomAccess，所以在遍历它的时候推荐使用for循环。
- arrayList的实质是System.arraycopy方法，arraycopy其实是浅拷贝。