Jdk8集合源码解析---ArrayList

    ArrayList的数据结构

    ArrayList是一种线性数据结构，底层是动态数组实现的，与java中的数组相比，它的容量能够动态添加。

    ArrayList的类结构

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{
      ......

}

    ArrayList的主要成员变量

//默认容量
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

//ArrayList存储数据的数组
transient Object[] elementData;

//存储元素数目
private int size;

//默认最大容量数目
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

//
protected transient int modCount = 0;

    ArrayList的构造方法

public ArrayList() {
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}

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);
        }
}

    ArrayList的主要方法

    存：

    boolean add(E e);

public boolean add(E e) {
        //根据当前下角标size+1和当前数组的容量，判断是否须要扩容，若是须要，扩容到1.5倍
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        //将新元素加入数组中，下角标为size+1
        elementData[size++] = e;
        return true;
}

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            //若是存储元素的数组为空，容量值为10和minCapacity中的较大者
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }

        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        //更新次数加一
        modCount++;

        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            //若是minCapacity大于当前数组的长度，扩容
            grow(minCapacity);
}

private void grow(int minCapacity) {
        //将当前数组的长度赋值给oldCapacity
        int oldCapacity = elementData.length;
        //新的容量值为原来的1.5倍
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            //若是新容量值比minCapacity 值小，新容量值即为minCapacity
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            //若是新容量值大于容许的最大长度
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        //根据容量建立一个新数组，并将旧数组的元素复制给新数组
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) // overflow
            //若是minCapacity小于零，直接抛出OOM异常
            throw new OutOfMemoryError();
        //若是minCapacity大于最大数组容量，则返回Integer的最大值，不然返回
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
}

    

    void add(int index，E e);

public void add(int index, E element) {
        //校验下角标index是否越界
        rangeCheckForAdd(index);
        //判断是否须要扩容
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        //将当前数组中下角标为[index,size]的元素复制到[index+1,size+1]的位置
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                         size - index);
        //将element放置到数组下角标为index的位置
        elementData[index] = element;
        //数组内元素个数加1
        size++;
}

private void rangeCheckForAdd(int index) {
        if (index > size || index < 0)
            //若是index大于数组元素的个数，或者index<0，抛出下角标越界异常
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}

    E  set(int index,E e);

public E set(int index, E element) {
        //校验下角标是否越界
        rangeCheck(index);
        //将数组中下角标为index的元素赋值给oldValue
        E oldValue = elementData(index);
        //再将新元素放置到下角标index位置
        elementData[index] = element;
        //返回旧值
        return oldValue;
}

    取：

    E get(int index);

public E get(int index) {
        //校验下角标是否越界
        rangeCheck(index);
        //返回数组中下角标为index的元素
        return elementData(index);
}

private void rangeCheck(int index) {
        if (index >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}

    

    移除：

    E remove(int index);经过下角标移除。

public E remove(int index) {
        //判断下角标是否越界
        rangeCheck(index);
        //修改次数加一
        modCount++;
        //将数组中下角标为index的元素赋值给oldValue
        E oldValue = elementData(index);

        //要移动的元素个数
        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            //若是要移动的元素个数大于0，移动
            // 将elementData数组index+1位置开始拷贝到elementData从index开始的空间 
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        //最后一个元素设为null，并将size-1
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
        返回旧值
        return oldValue;
}

    boolean remove(Object o);移除指定元素

public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            //若是要移除的元素为null
            //循环遍历数组
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (elementData[index] == null) {
                    //若是某个下角标的元素为null
                    //移除该下角标的元素
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        } else {
            //循环遍历数组
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (o.equals(elementData[index])) {
                    //若是某个下角标的元素为o
                    ////移除该下角标的元素
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        }
        return false;
}

private void fastRemove(int index) {
        //修改次数加一
        modCount++;
        //要移动的元素个数
        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            // 将elementData数组index+1位置开始拷贝到elementData从index开始的空间 
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
}