Java 源码分析-java.util.ArrayList

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前言

最近在面试中，面试的几家公司几乎都问到了是否看过 Java 的源码，我只能回答没有看过。在之前的学习中，确实忽略了看源码这一重要的学习手段。

最近准备看一看面试中常问的一些关于 Java 源码的。

ArrayList

ArrayList 和 LinkedList 是面试中几乎必问的，所以今天先分析一下 ArrayList 的源码。

原理

ArrayList 是我们使用最多的集合，内部是动态数组实现的，其容量是自动增长的。

本身是非线程安全的，没有同步方面的开销，只能用在单线程环境下，多线程环境下，可以考虑 Java 并发包下提供的 CopyOnWriteArrayList 类。

源码分析

    //默认的初始容量
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    //空数组
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    //使用默认初始容量的空数组
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    //保存数据的数组
    transient Object[] elementData; 

    //实际数据大小
    private int size;

//==================三种构造函数=======================
    //指定初始容量的构造函数
    public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) {
        //如果指定容量大于0，就初始化这么大的数组
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
        //如果等于0，先指向空数组
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }

    //不带参数的构造函数，指向默认初始容量的空数组
    public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

    //带有集合参数的构造函数
    public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        //直接将集合的数组传给 elementData
        elementData = c.toArray();
        if ((size = elementData.length) != 0) {
            // c.toArray 可能不会返回一个数组
            if (elementData.getClass() != Object[].class)
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
        } else {
            //为空就指向一个空数组
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    }

    //将当前容量值设为实际元素个数
    public void trimToSize() {
        modCount++;
        if (size < elementData.length) {
            elementData = (size == 0)
              ? EMPTY_ELEMENTDATA
              : Arrays.copyOf(elementData, size);
        }
    }

    //确保当前容量
    public void ensureCapacity(int minCapacity) {
        //如果不是默认的初始容量则为0，否则就设置为默认的初始容量
        int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)
            ? 0
            : DEFAULT_CAPACITY;

        //如果当前元素大于容量则扩容
        if (minCapacity > minExpand) {
            ensureExplicitCapacity(minCapacity);
        }
    }

    //计算容量
    private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        return minCapacity;
    }

    //扩容
    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        //初始化
        ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
    }

    //更新容量
    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

        //如果最小容量大于元素个数，放置溢出
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            //增长
            grow(minCapacity);
    }

    //数组最大容量是整数最大容量减8
    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

    //增长容量
    private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        //扩大的新容量是旧容量的1.5倍
        //右移1位，相当于除以2
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            //扩大后的新容量大于数组最大容量
            //扩大容量
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

    private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        //如果大于最大数组容量，则设为整数最大容量，否则设为数组最大容量
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }