修改元素
// 将指定位置的元素改为指定的值
public E set(int index, E element) {
rangeCheck(index);
// 检查index是否越界
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
return oldValue;
}查找元素
//判断ArrayList中是否包含Object(o)
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) >= 0;
}
//返回一个值在数组首次出现的位置，会根据是否为null使用不同方式判断。
//不存在就返回-1。时间复杂度为O(N)
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;
}
//返回一个值在数组最后一次出现的位置，不存在就返回-1。时间复杂度为O(N)
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;
}
//返回指定位置的值，因为是数组，所以速度特别快
@SuppressWarnings("unchecked")
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}
//返回指定位置的值，但是会检查这个位置数否超出数组长度
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
return elementData(index);
//实质上return (E) elementData[index]
}序列化
//保存数组实例的状态到一个流（即它序列化）。写入过程数组被更改会抛出异常
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException{
int expectedModCount = modCount;
s.defaultWriteObject();
//执行默认的反序列化/序列化过程。将当前类的非静态和非瞬态字段写入此流
// 写入大小
s.writeInt(size);
// 按顺序写入所有元素
for (int i=0; i<size; i++) {
s.writeObject(elementData[i]);
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
//上面是写，这个就是读了。
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
// 执行默认的序列化/反序列化过程
s.defaultReadObject();
// 读入数组长度
s.readInt();
if (size > 0) {
ensureCapacityInternal(size);
Object[] a = elementData;
//读入所有元素
for (int i=0; i<size; i++) {
a[i] = s.readObject();
}
}
}为什么要自定义序列化、反序列化机制呢？
由于ArrayList实质上是一个动态数组，往往数组中会有空余的空间，如果采用默认的序列化机制，那些空余的空间会作为null写入本地文件或者在网络中传输，耗费了不必要的资源。所以，ArrayList使用自定义序列化机制，仅写入索引为【0，size）的有效元素以节省资源。
迭代器
//返回ListIterator，开始位置为指定参数
public ListIterator<E> listIterator(int index) {
if (index < 0 || index > size)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
return new ListItr(index);
}
//返回ListIterator，开始位置为0
public ListIterator<E> listIterator() {
return new ListItr(0);
}
//返回普通迭代器
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
//通用的迭代器实现
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor;
//游标，下一个元素的索引，默认初始化为0
int lastRet = -1;
//上次访问的元素的位置
int expectedModCount = modCount;
//迭代过程不允许修改数组，否则就抛出异常
//是否还有下一个
public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}
//下一个元素
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
checkForComodification();//检查数组是否被修改
int i = cursor;
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1; //向后移动游标
return (E) elementData[lastRet = i];
//设置访问的位置并返回这个值
}
//删除元素
public void remove() {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();//检查数组是否被修改
try {
ArrayList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) {
Objects.requireNonNull(consumer);
final int size = ArrayList.this.size;
int i = cursor;
if (i >= size) {
return;
}
final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
while (i != size && modCount == expectedModCount) {
consumer.accept((E) elementData[i++]);
}
cursor = i;
lastRet = i - 1;
checkForComodification();
}
//检查数组是否被修改
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
//ListIterator迭代器实现
private class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {
ListItr(int index) {
super();
cursor = index;
}
public boolean hasPrevious() {
return cursor != 0;
}
public int nextIndex() {
return cursor;
}
public int previousIndex() {
return cursor - 1;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E previous() {
checkForComodification();
int i = cursor - 1;
if (i < 0)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i;
return (E) elementData[lastRet = i];
}
public void set(E e) {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.set(lastRet, e);
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
public void add(E e) {
checkForComodification();
try {
int i = cursor;
ArrayList.this.add(i, e);
cursor = i + 1;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
}Iterator与ListIterator的区别：
Iterator可以应用于所有的集合，Set、List和Map和这些集合的子类型。而ListIterator只能用于List及其子类型；
Iterator只能实现顺序向后遍历，ListIterator可实现顺序向后遍历和逆向（顺序向前）遍历；
Iterator只能实现remove操作，ListIterator可以实现remove操作，add操作，set操作。
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其他方法
//返回ArrayList的大小（元素个数）
public int size() {
return size;
}
//判断ArrayList是否为空
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
//返回此 ArrayList实例的浅拷贝
//（元素本身没有被复制，复制过程数组发生改变会抛出异常）
public Object clone() {
try {
ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();
v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
v.modCount = 0;
return v;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError(e);
}
}
/*
浅克隆就是我们所看到的Arrays.copyOf， System.arraycopy，
数组是新的，但是里面N个元素全是引用的旧的。
浅拷贝(影子克隆):只复制基本类型。
深拷贝(深度克隆):基本类+对象。
*/
//返回一个包含ArrayList中所有元素的数组
public Object[] toArray() {
return Arrays.copyOf(elementData, size);
}
// 返回一个数组，使用运行时确定类型，该数组包含在这个列表中的所有元素
//（从第一到最后一个元素）
// 返回的数组容量由参数和本数组中较大值确定
@SuppressWarnings("unchecked")
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;
}ArrayList相关问题
Integer.MAX_VALUE - 8 这里为什么要减去8？
主要是考虑到不同的JVM,有的VM会在加入一些数据头,当扩容后的容量大于MAX_ARRAY_SIZE,我们会去比较最小需要容量和MAX_ARRAY_SIZE做比较,如果比它大, 只能取Integer.MAX_VALUE,否则是Integer.MAX_VALUE -8。
这个是从jdk1.7开始才有的。
jdk1.8的无参构造函数和之前版本的构造函数有什么区别?
jdk1.6
public ArrayList() {
this(10);
}
jdk1.7
public ArrayList() {
super();
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
jdk1.8
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}对比下可以看出：jdk1.6的无参构造方法（默认构造方法）构造的ArrayList的底层数组elementData大小（容量）默认为10；从1.7开始，无参构造方法构造的ArrayList的底层数组elementData大小默认为0。
java集合类在jdk1.7版本基本上都有一种改动：懒初始化。懒初始化指的是默认构造方法构造的集合类，占据尽可能少的内存空间（对于ArrayList来说，使用空数组来占据尽量少的空间，不使用null是为了避免null判断），在第一次进行包含有添加语义的操作时，才进行真正的初始化工作。
1.7开始的ArrayList，默认构造方法构造的实例，底层数组是空数组，容量为0，在进行第一次add/addAll等操作时才会真正给底层数组赋非empty的值。如果add/addAll添加的元素小于10，则把elementData数组扩容为10个元素大小，否则使用刚好合适的大小（例如，第一次addAll添加6个，那么扩容为10个，第一次添加大于10个的，比如24个，扩容为24个，刚好合适）
1.8版本，默认构造的实例这个行为没有改变，只是用的数组名字变了。
jdk1.6中扩容算法的缺陷
（由于jdk1.7和jdk1.8在扩容算法方面差别不大，所以下面没有严格区分）
//jdk1.6
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
int oldCapacity = elementData.length;
if (minCapacity > oldCapacity) {
Object oldData[] = elementData;
int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;
if (newCapacity < minCapacity)
newCapacity = minCapacity;
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
}从上面的代码可以看出jdk1.6的ensureCapacity方法只是简单进行了逻辑上的操作，没有过多考虑int型溢出的问题，从1.7开始对这个进行了完善。
而且没考虑入参minCapacity可能因为int溢出变为负数。这个方法可以外部手动调用，手动扩容传入负数这个肯定是应该拦截掉的。但是自动扩容会因为int溢出产生负数，碰到这种情况时应该特殊处理，而不是什么都不做，等着后面抛出一个ArrayIndexOutOfBoundsException。
还有就是下面这句代码会造成过早溢出
int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;虽然上面这行代码和1.7开始的oldCapacity + (oldCapacity >> 1) 差不多，都是相当于1.5倍，但实际上是有区别的。
这里主要有两个区别
第一个区别是jdk1.6的乘除运算的数学结果比后面一个大1比如oldCapacity=10，1.6的算法得到16，1.7开始的算法得到15，这个影响不大；
第二个区别就是两者在数字比较大时运算结果不一样，比如oldCapacity=10^9，这个数和Integer.MAX_VALUE位数一样，用1.6的算法得到的会是错误的-647483647，用1.7的则是正确的1500000000，这时候明明可以1.5倍扩容，但是jdk1.6却用的是按需扩容。
ensureCapacity（称之为手动，是因为此方法是public的，可以外部手动调用）。
在1.6版本是只有这个手动的方法，内部自动操作也是调用这个方法，1.7开始进行了区分，并且进一步改进了扩容操作。
从1.7开始将内部扩容和外部可以调用的扩容方法分开了，通过源码可以看出：外部调用的手动扩容方法ensureCapacity要多一个判断条件 minCapacity > minExpand，这个判断条件拦截掉负数的minCapacity，这样调用内部扩容ensureCapacityInternal方法时，minCapacity一定是正数；内部扩容方法直接就用minCapacity - elementData.length > 0判断，此条件可以检测出int型溢出，碰到溢出最后会抛出一个OOM错误。jdk1.7用OOM，这比jdk1.6用ArrayIndexOutOfBoundsException更好，因为此时数组大小超出了虚拟机对数组的限制，虚拟机无法处理这种情况了，抛出一个ERROR是合理的。
使用这行代码
newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);这行代码不仅仅是使用位运算加快执行速度，上面说了，这种做法才是对的，是真正的1.5倍。不仅仅因为那一个大小的差别，更重要的是避免过早出现int溢出的情况，保证了内部自动扩容会尽量按规定的策略执行。同时整个扩容处理流程中多增加了几处if判断，对各种情况处理更加完善。
为什么ArrayList自动容量扩充选择扩充1.5倍？
这种算法构造出来的新的数组长度的增量都会比上一次大( 而且是越来越大) ，避免频繁newInstance 的情况。
为什么ArrayList 不适合频繁插入和删除操作？
由上面分析的增加删除方法可以看出在ArrayList中经常会调用 System.arraycopy 这个效率很低的操作来复制数组，所以导致ArrayList在插入和删除操作中效率不高。