经常使用数据结构之ArrayList

前言

    ArrayList想必是广大Java程序员开发时最经常使用的数据结构了，但不必定对其原理都有了解，今天我将结合ArrayList的源码对其进行讲解。本文将围绕ArrayList主要特性（包括适用场景、初始大小、扩容等）、数据存放方式、核心方法实现、其余特性等四个方面进行讲解。

1、ArrayList特性

    ArrayList是基于数组的数据结构，与LinkedList相比，更加适合在查询多、增删操做少的场景下使用，而且它是非线程安全的，若是并发量比较大的场景，须要改用线程安全的版本或者用JUC包中的CopyOnWriteArrayList。

    它的初始数组大小为10，由下图所示的成员变量控制：

 

     当新加元素时原数组已经满了，则会触发扩容，扩容策略为将原数组长度*1.5，代码中是用右移位运算实现的，源码以下所示：

2、数据存放方式

    ArrayList是以数组的方式存放数据的，Object[]，以下所示：

3、核心方法实现

    咱们看最经常使用的add方法：

1 public boolean add(E e) { 2         ensureCapacityInternal(size + 1);  // 若是已经满了，则扩容
3         elementData[size++] = e; 4         return true; 5     }

    下面方法用于判断是否原数组已经满了，若是满了则扩容，不满且未初始化则初始化长度为10，不然不用变化

1 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { 2  ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity)); 3     }

    下面方法用于返回数组须要的最小长度。

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     }

    下面的方法用于判断是否须要扩容，若是须要则经过grow方法扩容。

1 private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { 2         modCount++; 3 
4         // overflow-conscious code
5         if (minCapacity - elementData.length > 0) // 若是须要的最小长度大于当前数组总长度，则走grow扩容 6  grow(minCapacity); 7     }

    下面的grow方法是控制扩容的核心方法：

 1 private void grow(int minCapacity) {  2         // overflow-conscious code
 3         int oldCapacity = elementData.length;  4         int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);  5         if (newCapacity - minCapacity < 0) // 若是扩容以后的长度小于须要的最小长度，则取最小长度为待扩容长度，这种状况通常不会出现  6             newCapacity = minCapacity;  7         if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)  8             newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);  9         // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
10         elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); // 建立新数组，将老数组的数据复制过去 11     }

    注意复制数组时，用的Arrays.copyOf方法，该方法最终引用的是System.arraycopy这个native方法实现的数组复制。其余方法更加简单，此处就不一一粘贴源码解读了。

4、其余特性

一、关于modCount

    在看ArrayList源码的时候，会发现有一个变量是modCount，在增删改的方法中均涉及到对它的++操做。modCount属性是在AbstractList中定义出来的：

 

    能够把它理解成每一个ArrayList的一个改动的版本号，只要ArrayList有改动，这个版本号就会+1。在经过迭代器对ArrayList里面的元素进行遍历操做时，每次都会比较一下这个版本号是否有变化，若是检测到预期以外的变化，就会抛出常见的那个异常-ConcurrentModificationException：

 

    ArrayList东西很少，实现也相对比较简单，面试时如今通常会跟Vector或者LinkedList进行比对或者做为多线程的一个引子来问，本文就先到这里，下一期对LinkedList进行解读。