（一）ArrayList源码阅读

一.继承结构图

二.arrayList介绍

arrayList是基于数组实现的，（是一个动态数组，容量自动增长），从上面继承结构图可以看出她实现了cloneable接口，所以可以调用object的clone（）方法，实现了serializable接口，因此它支持序列化。实现了RandomAccess接口，支持快速随机访问（其实就是通过下标号进行快速访问）

三.总结

(为了方便阅读,我把总结放到上面来,建议还是先阅读源码再来看总结)

1.arrayList扩容原理?

当向arrayList中添加元素时,首先会调用ensureCapacityInternal(size+1)方法,该方法首先会判断是否要进行扩容,如果需要就调用grow()方法,该方法会创建一个原数组1.5倍的新数组,并调用Arrays.copyof()方法进行数组拷贝,从而实现扩容

2.ArrayList频繁增加或删除对象为什么效率低?

arraylist每次删除或增加的操作都会涉及到通过system.arraycopy()进行数组的拷贝,十分影响效率

3.arraylist遍历的方式有哪些?

(1)for循环遍历,(2)foreach遍历,(3)list.iteratro获取迭代器去遍历

4.迭代器再进行遍历的时候应该注意什么?

迭代器在进行初始化的时候会将当前的modCount值赋值给exceptedmodCount变量,在每次迭代时都会校验modcount和exceptedCount是否相等,如果不相等就会抛出java.util.ConcurrentModificationException异常,所以在迭代过程中要进行元素的remove和add方法时应该使用迭代器自身的方法而不是去用集合的方法,因为集合的remove和add方法都会改变modcount值,但是迭代器的方法不会

四.源码阅读

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    //序列版本号
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
    //默认容量为10
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    //空数组实例
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    //arrayList基于该数组实现，用来保存数据
    transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
    //arraylist中实际数据的数量
    private int size;
    
    //ArrayList带容量大小的构造函数
    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);
        }
    }
    
    //Arraylist空参构造函数
     public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
    
    //包含一个collection的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)
                    elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
            } else {
                // replace with empty array.
                this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
            }
    }
    
    
    /将当前容量设置为实际元素个数
    public void trimToSize() {
        modCount++;
        if (size < elementData.length) {
            elementData = (size == 0)
              ? EMPTY_ELEMENTDATA
              : Arrays.copyOf(elementData, size);
        }
    }
    
    //扩容函数，根据期望容量minCapacity来扩大arraylist容量
    public void ensureCapacity(int minCapacity) {
        //最小可扩展容量，当前集合为空，可扩充容量为10，否则为0
        int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)
            ? 0: DEFAULT_CAPACITY;
        //如果期望扩充容量>最小可扩展容量，进行扩容操作
        if (minCapacity > minExpand) {
            ensureExplicitCapacity(minCapacity);
        }
    }
    
    //计算扩容容量，如果是未初始化的集合，就设置其扩容容量为默认容量（10），否则返回扩容容量
    private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        return minCapacity;
        }
    
    //相当于是计算扩容容量+进行扩容操作
    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
    }
    //线程安全的扩容函数
    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        //线程安全的相关变量（fail-fast机制）
        modCount++;

        // 调用grow函数进行扩容
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }
    
    //集合的最大大小（和jvm的性能有关，那8字节是保存下标的）
    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

    
        private void grow(int minCapacity) {
        // 容量变为原来的1.5倍
        int oldCapacity = elementData.length;
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // 完成扩容后拷贝新数组
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }
    
    //获取Arraylist的最大容量值
    private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }
    
    //当前Arraylist大小
    public int size() {
        return size;
    }
    //当前Arraylist是否为空
     public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }
    //判断集合是否包含某个元素
    public boolean contains(Object o) {
        return indexOf(o) >= 0;
    }
    
    //某个元素首次出现的位置
    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;
    }
    
    //某个元素最后一次出现的位置
    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;
    }
    
    //arraylist重写的clone仍然是调用的object的clone（）方法，只是为新的集合定义了一个用于线程
    //安全的modCount对象
    public Object clone() {
        try {
            ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();
            v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
            v.modCount = 0;
            return v;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            // this shouldn't happen, since we are Cloneable
            throw new InternalError(e);
        }
    }
    //集合转数组的第一种重载，转为Object类型的数组
    public Object[] toArray() {
        return Arrays.copyOf(elementData, size);
    }
    //集合转数组的第二种重载，转换为特定类型的数组
    public <T> T[] toArray(T[] a) {
        if (a.length < size)
            // Make a new array of a's runtime type, but my contents:
            return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());
        System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);
        if (a.length > size)
            a[size] = null;
        return a;
    }
    //获得某个下标代表的元素（不带范围检验）
    E elementData(int index) {
        return (E) elementData[index];
    }
    //获得某个下标代表的元素（带范围检验）
    public E get(int index) {
        rangeCheck(index);

        return elementData(index);
    }
    //设置某个下标对应的元素
    public E set(int index, E element) {
        rangeCheck(index);

        E oldValue = elementData(index);
        elementData[index] = element;
        return oldValue;
    }
    //添加元素前先检查是否需要扩容，如果需要的话进行扩容操作
    public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
    //在指定位置进行添加
     public void add(int index, E element) {
        rangeCheckForAdd(index);

        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        //原数组 原数组起始 目标数组 目标数组起始
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                         size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }
    //删除指定位置的元素
    public E remove(int index) {
        rangeCheck(index);

        modCount++;
        E oldValue = elementData(index);

        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
        //检查范围 修改modCount 将删除元素之后的元素向前移动一个位置 list末尾元素置空
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work

        return oldValue;
    }
    //删除arraylist中首次出现的元素（如果存在的话）
    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])) {
                //调用fastremove增加效率
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        }
        return false;
    }
    //省去了边界检查，私有的方法，用于被remove（object o）调用
    private void fastRemove(int index) {
        modCount++;
        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
    }
    
    //将元素全部置空，等待被垃圾回收器回收
    public void clear() {
        modCount++;

        // clear to let GC do its work
        for (int i = 0; i < size; i++)
            elementData[i] = null;

        size = 0;
    }
    //将集合 c的全部元素都拷贝到该数组中
    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;
    }
    //从某个位置开始进行拷贝
    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;
    }