ArrayList底层原理学习

一直以来，ArrayList都是一个熟悉的陌生人一样的存在，用都会用，也知道底层是数组，再深入问细节就懵逼。

1.构造方法

public ArrayList()
public ArrayList(int initialCapacity)
public ArrayList(Collection<? extends E> c)
jdk1.8中ArrayList的无参构造创建的是一个空数组，等真正去添加元素的时候才会创建一个大小为10的数组。

2.扩容机制

如果是第一次添加则设置默认大小10，判断是否需要扩容是比较minCapacity和当前elementData数组的大小，也就是比较添加操作后预计的大小和当前大小进行比较，如果预计大小或超过当前大小则扩容。

每次扩容倍数为1.5，在扩容还需要判断是否超过最大限制MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8，当超过MAX_ARRAY_SIZE时，若超过了Integer的最大值则抛出OutOfMemoryError，若在MAX_ARRAY_SIZE与Integer.MAX_VALUE 之间时则取Integer.MAX_VALUE为当前容量。

3.并发控制

一边遍历ArrayList一边add的时候经常会抛出ConcurrentModificationException异常。
这是因为底层有个modCount在记录修改次数，每次对ArrayList进行增删改操作时都会对modCount++。遍历、排序等操作会先获取一次modCount，若遍历的过程modCount发生变化则抛出ConcurrentModificationException异常。

这是读操作可能会抛出ConcurrentModificationException异常，通过迭代器对ArrayList进行读写操作也可能会抛出这个异常。

写操作主要判断的是数组越界，在并发的时候可能存在多个线线程都判断不需要扩容，都进行add操作，可能导致数组越界。

4.subList的实现

ArrayList的subList并不是想象中的拷贝，对subList进行add会对List产生影响。

ArrayList中定义了一个内部类SubList

可以看出构造SubList的过程并不是复制原List的数据，而是将原List作为parent赋给该subList，并记录该subList可访问的偏移地址、总数和当前的修改次数。

当对subList进行set操作时，实际上是在对原list进行set。在刚才的例子中我先获取了两个subList，此时的modCount为4，当subList1进行一次add操作后，subList1和原list的modCount都更新为了5，为subList2的modCount还是4，因此会抛出ConcurrentModificationException。

subList并没有去开辟空间复制数组，而是在返回list的一个视图，，多个subList的情况下不适合进行修改操作。

5.jdk1.8新增的ArrayListSpliterator

用于多线程中list的分割和遍历，例如将一个大小为20的list分割给四个线程执行，参考

import java.util.ArrayList;
import java.util.Spliterator;
import java.util.function.Consumer;

public class SpliteratorInArrayListStudy {
    public static void main(String[] args) {
        // 初始化list
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        for (int i = 0; i < 20; i++) {
            list.add(i + 1);
        }
        //四线程均分配比方式
        Spliterator<Integer> spliterator01 = list.spliterator();           //01中有20个元素
        Spliterator<Integer> spliterator02 = spliterator01.trySplit();    //01中有10个元素,02中有10个元素
        Spliterator<Integer> spliterator03 = spliterator01.trySplit();    //01中有5个元素,02中有10个元素,03中有5个元素
        Spliterator<Integer> spliterator04 = spliterator02.trySplit();    //01中有5个元素,02中有5个元素,03中有5个元素,04中有5个元素
        MyThread4Spliterator<Integer> t01 = new MyThread4Spliterator<Integer>(spliterator01);
        MyThread4Spliterator<Integer> t02 = new MyThread4Spliterator<Integer>(spliterator02);
        MyThread4Spliterator<Integer> t03 = new MyThread4Spliterator<Integer>(spliterator03);
        MyThread4Spliterator<Integer> t04 = new MyThread4Spliterator<Integer>(spliterator04);
        t01.setName("001");
        t02.setName("002");
        t03.setName("003");
        t04.setName("004");

        t01.start();
        t02.start();
        t03.start();
        t04.start();
    }
}
class MyThread4Spliterator<T> extends Thread {
    // 寄存变量
    private Spliterator<T> list;

    // 构造 - 传递参数
    public MyThread4Spliterator(Spliterator<T> list) {
        setList(list);
    }

    // 线程调用run
    @Override
    public void run() {
        Spliterator<T> list2 = getList();
        list2.forEachRemaining(new Consumer<T>() {

            @Override
            public void accept(T t) {
                System.out.println(Thread.currentThread().getName()+" === "+t);
            }

        });
    }

    public Spliterator<T> getList() {
        return list;
    }

    public void setList(Spliterator<T> list) {
        this.list = list;
    }
}

Spliterator接口还有很多属性和默认实现，见https://blog.csdn.net/starexplode/article/details/80567758