ArrayList是基于数组实现的，是一个动态数组，其容量能自动增长，类似于C语言中的动态申请内存，动态增长内存。
特点：查询效率高，增删效率低，线程不安全。
查看源码，我们可以看出ArrayList底层使用Object数组来存储元素数据。所有的方法，都围绕这个核心的Object数组来开展。
对ArrayList的操作，其实就是对数组的操作，下面我们来分析ArrayList的底层实现：
- 私有属性：
ArrayList类只定义了两个私有属性：
public class ArrayList {
// 存放元素的数组
private Object elementData;
// 存放元素的个数
private int size;
}
很容易理解，elementData存储ArrayList内的元素，size表示它包含的元素的数量。
- 构造方法：
ArrayList提供的构造器，可以构造一个默认初始容量为10的空列表、构造一个指定初始容量的空列表。
public class ArrayList {
// ...省略私有属性...
// 无参构造方法，默认容量是10。
public ArrayList() {
this(10);
}
// 带容量大小的构造函数
public ArrayList(int initialCapacity) {
// 如果参数非法，抛出异常
if(initialCapacity < 0) {
throw new IllegalArgumentException("initialCapacity: 不能为负数 "+
initialCapacity);
}
// 创建指定容量的数组
this.elementData = new Object[initialCapacity];
}
}
- 添加元素方法：
我们知道，数组长度是有限的，而ArrayList是可以存放任意数量的对象，长度不受限制，那么它是怎么实现的呢?本质上就是通过定义新的更大的数组，将旧数组中的内容拷贝到新数组，来实现扩容。 ArrayList的Object数组初始化长度为10，如果我们存储满了这个数组，需要存储第11个对象，就会定义新的长度更大的数组，并将原数组内容和新的元素一起加入到新数组中，源码如下：
public class ArrayList {
// ...省略私有属性和构造方法...
// 追加一个元素方法
public boolean add(Object element) {
// 1.检查数组是否需要扩容
ensureCapacityInternal(size + 1);
// 2.在数组末尾追加一个元素
elementData[size] = element;
// 3.数组元素个数累加
size++;
return true;
}
// 数组扩容方法
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
// 1.获取数组长度
int oldCapacity = elementData.length;
// 2.需求数组长度大于数组的原长度时，则证明需要扩容
if(minCapacity > oldCapacity) {
// 3.把数组空间扩展为原来的1.5倍（可自定义）
int newCapacity = oldCapacity + oldCapacity >> 1;
// 4.如果扩为1.5倍还不满足需求，直接扩为需求值
if(newCapacity < minCapacity)
newCapacity = minCapacity;
// 5.定义一个更大的新数组（数组长度）
Object[] newElementData = new Object[newCapacity];
// 6.将旧数组中的内容拷贝到新数组
System.arraycopy(elementData, 0, newElementData, 0, size);
// 7.使原数组指向新数组，完成对elementData数组的扩容
elementData = newElementData;
}
}
}
- 获取元素方法：
ArrayList的get方法就比较简单了，先做index检查，然后执行访问操作。
public class ArrayList {
// ...省略私有属性和构造方法...
// 根据索引获取元素
public Object get(int index) {
// 1.检查所有是否合法
rangeCheck(index);
// 2.根据索引获取元素
return elementData[index];
}
// 检查所有是否合法
private void rangeCheck(int index) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException("移除索引越界");
}
}
- 修改元素方法：
ArrayList的set方法和获取元素方法比较类似，先做index检查，然后执行修改操作。
public class ArrayList {
// ...省略私有属性和构造方法...
// 根据索引替换数组中的元素
public Object set(int index, Object element) {
// 1.检查所有是否合法
rangeCheck(index);
// 2.获取被替换的元素
Object oldValue = elementData[index];
// 3.替换元素
elementData[index] = element;
// 4.返回替换元素的值
return oldValue;
}
}
- 插入元素方法：
将元素插入到列表中指定的位置，先检查传入的索引是否合法，然后判断数组是否需要扩容，接着将指定位置以及后续的元素向后移动一位，最后再插入元素。
public class ArrayList {
// ...省略私有属性和构造方法...
// 指定位置插入一个元素
public void add(int index, Object element) {
// 1.检查索引位置是否合法
rangeCheckForAdd(index);
// 2.检查是否需要扩容
ensureCapacityInternal(size + 1);
// 3.将指定位置以及后续的元素向后移动一位
System.arraycopy(elementData, index,elementData, index + 1, size - index);
// 4.指定位置插入元素
elementData[index] = element;
// 5.数组元素个数累加
size++;
}
// 检查索引位置是否合法
private void rangeCheckForAdd(int index) {
if(index < 0 || index > this.size)
throw new IndexOutOfBoundsException("插入索引越界");
}
}
- 移除元素方法：
根据索引来移除元素，首先先判断索引是否合法，然后将指定位置以及后续的元素向前移动一位，最后把数组中最后一个元素设置为null。
根据元素来移除元素，首先找到该元素在数组中所在的索引，如果没有找到则证明移除失败，如果找到则进行根据索引来移除元素的操作。
public class ArrayList {
// ...省略私有属性和构造方法...
// 根据索引移除数组元素
public Object remove(int index) {
// 1.检查索引位置是否合法
rangeCheck(index);
// 2.获取索引所在的元素
Object oldValue = elementData[index];
// 3.删除输出元素
fastRemove(index);
// 4.返回被删除的元素
return oldValue;
}
// 根据元素移除数组元素
public boolean remove(Object o) {
// 因为集合中可以存放null，所以判断之前需判断元素是否为null
if(o == null) {
for (int index = 0; index < size; index++)
// 判断元素是否为null
if (elementData[index] == null) {
fastRemove(index);
return true;
}
}else{
for (int index = 0; index < size; index++)
// 判断元素是否和传入的元素相同
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
// 删除数组元素方法
private void fastRemove(int index) {
// 1.将指定位置后续的元素向前移动一位
System.arraycopy(elementData,index+1,elementData,index,size-index-1);
// 2.把数组最后一个元素设置为null,并数组元素个数减一
elementData[--size] = null;
}
}
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