Prefácio
Ontem escrevi um artigo sobre HashMap: HashMap, que foi perguntado por entrevistadores ao longo dos anos, teve uma boa resposta. Então, hoje eu só quero escrever um artigo para apresentar o ArrayList, então vamos falar sobre o ArrayList agora.
Ps: Aqui eu também compilei alguns materiais de entrevistas que amigos do grupo foram entrevistar recentemente, para sua referência! Obrigado pelo seu espírito de código aberto!
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texto
ArrayList é mais simples do que HashMap. Vamos dar uma olhada em quais interfaces são implementadas:
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{
//默认容量大小
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
//指定ArrayList容量为0时返回该数组
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {
};
//当没有指定ArrayList容量时返回该数组
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {
};
//保存添加到ArrayList中的元素（ArrayList的底层其实就是一个数组）
transient Object[] elementData;
//ArrayList中元素数量
private int size;
.....
}
Do código-fonte acima, podemos extrair as seguintes informações importantes:
- A camada inferior de ArrayList usa uma matriz de tipo de objeto para armazenar dados
- O tamanho padrão de ArrayList é 10
Você pode ver que a camada inferior de ArrayList usa um array elementData para armazenar dados, então também é chamado de array dinâmico. É importante notar que elementData é modificado com transient.
transiente significa que elementData não pode ser serializado . Por que deveria ser definido assim?
Como nem todos os elementos em elementData têm dados, alguns elementos em elementData estão vazios devido a problemas de capacidade e a serialização não é necessária.
A serialização e desserialização de ArrayList dependem dos métodos writeObject e readObject para alcançar. Você pode evitar serializar elementos vazios.
Em seguida, começamos com os construtores comumente usados:
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
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);
}
}
Os dois construtores acima são relativamente simples, ou seja, para inicializar o array, portanto, não entrarei em detalhes aqui.
ArrayList também tem um construtor:
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
Object[] a = c.toArray();
if ((size = a.length) != 0) {
if (c.getClass() == ArrayList.class) {
elementData = a;
} else {
elementData = Arrays.copyOf(a, size, Object[].class);
}
} else {
// replace with empty array.
//如果传入的c长度为0，则替换成空数组
elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
Primeiro, chame toArray () para retornar uma matriz, porque o tipo de objeto não é necessariamente retornado, então você precisa determinar o tipo. Se o tipo for diferente, chame o método Arrays.copyOf. Vamos dar uma olhada no código-fonte:
/*
* 复制数组，并转型为指定类型
* original——>原数组 newLength——>要复制的长度 newType——>新类型
*/
public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {
//判断是否是Object类型
T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)//（这里不加(Object)强转编译器无法通过）
? (T[]) new Object[newLength]
: (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
//getComponentType()——>本地方法，返回数组内的元素类型，不是数组时，返回null
//Array.newInstance——>创建一个类型与newType一样，长度为newLength的数组
System.arraycopy(original, 0, copy, 0,Math.min(original.length, newLength));//截断数组
return copy;
}
Também pode ser visto nos comentários que este método pode copiar um array e transformá-lo em um tipo especificado.O hack anterior do código-fonte do JDK (1): String já introduziu System.arraycopy, e amigos interessados podem conferir aqui. Repetir.
Últimas perguntas finais da entrevista
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Adicionar elemento
A seguir está um método mais básico, adicionar
/*添加元素到集合中*/
public boolean add(E e) {
//判断ArrayList是否需要扩容
ensureCapacityInternal(size + 1);
elementData[size++] = e;
return true;
}
/*判断是否需要扩容——> minCapacity是集合需要的最小容量*/
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
/*返回添加元素后的容量大小*/
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
//首次添加元素时，返回 minCapacity > 10 ? minCapacity : 10 （首次可能使用addAll方法添加大量元素）
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
/*判断是否需要扩容*/
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;//modCount是继承自AbstractList的变量，用来表示集合被修改的次数
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
/*扩容*/
private void grow(int minCapacity) {
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//扩容为原来的1.5倍
if (newCapacity - minCapacity < 0)//如果扩容后还是小于最小容量，则设置minCapacity为容量大小
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)//MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
//调用Arrays.copyOf生成新数组
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0)
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE;
}
Até agora, podemos saber a implementação básica de add (E e):
ao adicionar elementos, primeiro verifique se a capacidade da matriz é suficiente, se não for suficiente, expanda para 1,5 vezes a
capacidade original . Se a capacidade ainda for menor que minCapacity, Expanda a capacidade para minCapacity e, finalmente, chame o método Arrays.copyOf (elementData, newCapacity) para gerar uma nova matriz.
Obter e definir elementos
Vamos dar uma olhada nos métodos get e set:
/*
* 获取index索引对象
*/
public E get(int index) {
rangeCheck(index);//参数校验
return elementData(index);
}
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}
/*
* 设置index索引对象
*/
public E set(int index, E element) {
rangeCheck(index);
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
private void rangeCheck(int index) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
Ambos os métodos são relativamente simples, então não entrarei em detalhes aqui.
Excluir elemento
Vamos dar uma olhada em como excluir elementos em ArrayList:
/*
* 删除index索引对象
*/
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);//参数校验
modCount++;
E oldValue = elementData(index);
//需要左移的个数
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,numMoved);
elementData[--size] = null; //设为null让JVM回收
return oldValue;//返回旧数据
}
Faça um breve resumo
- Depois de calcular o número de deslocamentos à esquerda, use o método System.arraycopy para truncar e gerar uma nova matriz
- Depois de excluir o elemento, defina o último bit como nulo para facilitar a reciclagem de JVM
Existe outro método remove (Object o):
/*
* 删除给定Object对象
*/
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
//删除null对象-->ArrayList可以存放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])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
//跳过边界检查，无返回值
private void fastRemove(int index) {
modCount++;//修改次数+1
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
}
Esta parte do código-fonte é relativamente simples, é percorrer, comparar e depois excluir. É importante notar que ArrayList pode armazenar valores nulos, porque o processamento adicional é necessário para parâmetros nulos.
Observação: chamar remove para excluir elementos não reduzirá a capacidade. Se você quiser reduzir a capacidade, chame trimToSize (), que é relativamente simples. Cole o código-fonte diretamente abaixo:
/*
* 修改数组尺寸
*/
public void trimToSize() {
modCount++;
if (size < elementData.length) {
elementData = (size == 0) ? EMPTY_ELEMENTDATA : Arrays.copyOf(elementData, size);
}
}
Finalmente, apresentarei alguns métodos mais comumente usados:
Em nosso desenvolvimento, costumamos usar o método contains para determinar se um elemento está incluído. Vamos ver como ele é implementado:
/*
* 判断集合中是否包含某元素
*/
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) >= 0;
}
Você pode ver que indexOf é usado diretamente para julgar, que é semelhante ao código-fonte String anterior. Vamos dar uma olhada no código diretamente:
/*
* 返回指定元素第一次出现的位置（返回-1表示没有此元素）
* lastIndexOf——>同理（其实就是从后向前遍历）
*/
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;
}
Na verdade, é para percorrer e comparar sequencialmente e retornar o subscrito se for igual.
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Resumindo
Depois de lê-lo, você acha que o código-fonte de ArrayList é mais compreensível do que HashMap? Claro, listamos apenas alguns dos métodos mais comumente usados, como ArrayList, existem na verdade algumas classes internas, como Itr, que são realmente o que usamos Iteradores, se você estiver interessado nesses pequenos parceiros, poderá estudá-los sozinho.
