最近在看java编程思想,自己越来越体会到深入了解底层原理的兴奋的感觉,呢就先从java开始,慢慢去深入学习Java
ArrayList是java中的集合容器之一,过多的理论知识就不多说了,只分享一些个人看源码的体验
通过阅读ArrayList源码的发现:
ArrayList的底层实现:
1 ArrayList容器的初始化大小为10
源码:
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;2 ArrayList的底层实现其实是一个object类型的数组
ArrayList的一个有参构造可以指定初始化ArrayList容器的大小,指定容器之后可以看出它创建了一个Object类型的数组
源码:
public ArrayList(int initialCapacity) {
if (initialCapacity > 0) { //如果初始化容器的数量大于0 就重新创建出一个数组
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {//等于0的话就用默认的初始化容量
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
} else {//初始化容器可以存放元素的数量小于0的话就会抛异常
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
初始化元素 ,当有元素添加时,会默认的扩充容量
transient Object[] elementData;
//默认创建的时候用的是自己提供的默认的元素,是一个空的数组
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
ArrayList的构造方法中,有一个自Collection接口的实现类,可以将传入的集合当做初始化这个ArrayList的元素集合
源码:
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;
}
}trimToSize该方法将ArrayList的容量调整为当前列表的大小
在调用get方法的时候,集合并不是立马就返回该下标在集合中的位置,而是
先检查这个下标是否在集合中存在,如果不存在,则抛出IndexOutOfBoundsException
根据下标获取元素的方法 get()
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
return elementData(index);
}
private void rangeCheck(int index) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}set(int i,E element)方法 ,该方法是将指定的下标位置的元素替换为一个新的元素,并返回被替换的元素
源码:
public E set(int index, E element) {
rangeCheck(index);
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
return oldValue;
}我们在使用添加方法的时候,会发现,每次添加的元素都是在整个集合的最末尾处,源码中写出了怎样去添加元素,它会先去扩展集合的容量,然后再讲元素添加进去
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}在指定位置添加元素的时候我们来看看ArrayList是怎么实现的
public void add(int index, E element) {
rangeCheckForAdd(index);
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}解释说明:
我们现在有一个集合,并向集合中添加三个元素
List list = new ArrayList(); list.add(1);list.add(2);list.add(3);
调用add(int index,E element) 方法时会先调用rangeCheckForAdd方法检查要往集合中插入元素的位置,如果该下标大于集合的长度或者小于1将会抛出IndexOutOfBoundsException
然后对数组进行动态扩容
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}//判断是否是空元素,是的话就在默认的最大容量和index+1中选择最大的
ensureExplicitCapacity(minCapacity);//集合不为空调用的动态扩容的方法
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
//如果添加之后的长度大于元素个数 就扩容
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
//老的集合容量
int oldCapacity = elementData.length;
// 将集合扩容为原来的1.5倍
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
//程序的健壮性判断
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
//检查扩容后的容量大于最大的集合允许的长度
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
//拷贝原来的数组到新的数组
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
//在扩容的同时将原本数组的所有元素复制到新的数组,抛弃原本的数组
}插入元素的过程如下,使用System.arraycopy方法将数组进行拷贝,
例如我们向下标为1的位置插入元素5,则会拷贝原来的数据,从下标为1 到2的数据拷贝到新的数组中的从2到3 的位置,将空出来的位置插入通过参数传递进来的元素,
删除一个元素:
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue = elementData(index);
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
//释放内存,让GC工作,
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
remove使用的方法其实和添加的时候差不多,只不多最后将最后一个元素置为null,让GC自己工作,回收垃圾
List中还有很多其他的方法,就不一一看了
总结:
1 ArrayList底层的实现是基于数组的,因此对于根据下标查找和修改比较快,但是对于插入操作还有删除操作都是比较慢的
2 构造ArrayList时尽量给定容量,减少每次添加元素时的拷贝扩容
3 ArrayList的扩容每次都是扩容一半,每次都会进行健壮性判断
4 ArrayList中的所有方法都没有进行同步,因此是线程不安全的