ArrayList源码阅读分析
ArrayList是最经常使用的一种集合类型。今天经过阅读源码的方式来加深对它的学习和理解。 ##实现接口java
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable 复制代码
经过源码能够看到ArrayList继承自AbstractList,实现了List接口、RandomAccess接口、Cloneable接口、Serializable接口。 说明它具有如下特色：数组
- 浅拷贝
- 序列化
常量
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
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DEFAULT_CAPACITY 表示默认的容量是10个元素。安全
成员变量
transient Object[] elementData;
private int size;
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elementData为实际存储元素的数组，这里能够看到ArrayList的底层实际是一个数组。所以它具备数组的特色，随机读写快，插入删除慢。 transient关键字说明底层数组不能被序列化。 ？？dom
构造函数
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
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无参构造函数，构造一个空的数组。函数
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);
}
}
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指定容量构造，构造一个指定初始容量大小的数组。学习
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)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
// replace with empty array.
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
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经过另一个集合来构造。ui
添加元素方法
追加
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
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这里能够看到add方法是线程不安全的，由于size++操做并不是原子操做。所以也说明ArrayList类是线程不安全的类。 ensureCapacityInternal()方法保证数组容量能够容纳新增的这个元素，不会出现数组越界的状况。this
插入
public void add(int index, E element) {
rangeCheckForAdd(index);
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}
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指定index位置插入元素，其逻辑以下：spa
- 校验index是否有效范围，不然抛出数组越界异常.
- 扩容确保能有效插入。
- 将原数组index位置以后的元素所有后移一个位置。
- 将index位置设置为待插入元素。
添加集合方法
追加集合
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount
System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
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和追加单个元素的原理相似，不一样之处在于追加方式在于使用System.arraycopy方法。线程
插入集合
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
rangeCheckForAdd(index);
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount
int numMoved = size - index;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
numMoved);
System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
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和插入单个元素的原理相似，不一样之处在于index以后的元素日后移的位置为插入集合的长度。
移除元素方法
根据索引移除
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue = elementData(index);
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
}
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逻辑以下：
- 校验index是否合法，不然抛出数组越界异常
- 将index+1及之后的元素往前移一个位置
- 将最后一个元素置为null，同时size减一
- 返回删除的元素值。
删除元素
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;
}
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原理简单，就是经过遍历的方式。可是须要注意的是，只会移除第一个找到的元素。 fastRemove方法和remove(index) 方法做用相同，只是去掉了边界校验和返回值。
查询
经过索引获取元素
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
return elementData(index);
}
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原理就是经过数组获取指定index的元素。
从前日后查找第一个出现的元素
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;
}
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从后往前查找第一个出现的元素
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;
}
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集合运算
并集
并集就是addAll方法
交集
public boolean retainAll(Collection<?> c) {
Objects.requireNonNull(c);
return batchRemove(c, true);
}
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差集
public boolean removeAll(Collection<?> c) {
Objects.requireNonNull(c);
return batchRemove(c, false);
}
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交集和差集都调用了batchRemove方法，经过一个boolean标记来表示要留下的是相同的一部分仍是不一样的一部分。 batchRemove方法的写法仍是值得学习。
batchRemove
private boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement) {
final Object[] elementData = this.elementData;
int r = 0, w = 0;
boolean modified = false;
try {
for (; r < size; r++)
if (c.contains(elementData[r]) == complement)
elementData[w++] = elementData[r];
} finally {
// Preserve behavioral compatibility with AbstractCollection,
// even if c.contains() throws.
if (r != size) {
System.arraycopy(elementData, r,
elementData, w,
size - r);
w += size - r;
}
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;
}
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双指针的思路，一个读指针，一个写指针。读指针每次往前增长一个位置，写指针遇到要保留的元素时，再往前移动一个位置。 最后，若是读指针没走到最后就异常了，那把剩下读指针剩下的元素拷贝到写指针以后。 若是写指针没到最后，说明写指针后面的元素都须要剔除，手动置为null，不然会内存泄露。 若是写指针走到了最后，说明一个元素都没有移除掉，因此返回false。
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