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基于ArrayList常用方法的源码全面解析

2019年07月22日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

青色凛冽,五金机械设备,快乐大本营 郑元畅

我相信几乎所有的同学在大大小小的笔试、面试过程中都会被问及arraylist与linkedlist之间的异同点。稍有准备的人这些问题早已烂熟于心，前者基于数组实现，后者基于链表实现；前者随机方法速度快删除和插入指定位置速度慢，后者随机访问速度慢删除和插入指定位置速度快；两者都是线程不安全的；列表与数组之间的区别等等。

列表与数组之间很大的一个区别就是：数组在其初始化就需要给它确定大小不能动态扩容，而列表则可以动态扩容。arraylist是基于数组实现的，那么它是如何实现的动态扩容呢？

对于arraylist的初始化有三种方式：

对于第一种默认的构造方法，arraylist并没有初始化容量大小，而是将列表的元素数据引用指向了一个空数组。

private transient object[] elementdata;
private static final object[] empty_elementdata = {};
//1.arraylist默认构造方法
public arraylist() {  
  super();
  this.elementdata = empty_elementdata;
}

与jdk1.6不同的是，jdk1.6即时是在调用默认的构造方法时，也会初始化容量大小，jdk1.7当然会带来一定的好处，如果初始化而不使用就白白浪费了存储空间，等到添加的时候再初始化容量大小即可。

与jdk1.6不同的是，jdk1.6即时是在调用默认的构造方法时，也会初始化容量大小，jdk1.7当然会带来一定的好处，如果初始化而不使用就白白浪费了存储空间，等到添加的时候再初始化容量大小即可。

//jdk1.6 arraylist
public arraylist() {
  this(10);
}

对于第二种构造方法，则直接创建一个指定大小的数组，将列表的元素数组引用指向它。

//2.arraylist带有初始化大小的构造方法
public arraylist(int initialcapacity) {
  super();
  if (initialcapacity < 0)
    throw new illegalargumentexception("illegal capacity: "+
                      initialcapacity);
  this.elementdata = new object[initialcapacity];
}

第三种构造方法，能将一个集合作为参数传递，但集合中的元素必须继承自arraylist中的元素。

//3.可将一个集合作为arraylist的参数构造成arraylist
public arraylist(collection<? extends e> c) {
  elementdata = c.toarray();  //将集合转换为数组
  size = elementdata.length;  //集合中的元素大小
  // c.toarray might (incorrectly) not return object[] (see 6260652) 这里是个bug，参考http://bugs.java.com/bugdatabase/view_bug.do?bug_id=6260652
  if (elementdata.getclass() != object[].class)
    elementdata = arrays.copyof(elementdata, size, object[].class);
}

上面提到了一个bug，也就是说将一个集合转换为数组的时候可能错误地不会返回object[]，举例说明。

package com.algorithm.sort;

import java.util.arraylist;
import java.util.arrays;
import java.util.list;

/**
 * bug编号:6260652。toarray有可能不会返回object[]
 * created by yulinfeng on 2017/6/26.
 */
public class test {
  public static void main(string[] args) {
    correctly();
    incorrectly();
  }
  
  /**
   * 返回object[]
   */
  private static void correctly() {
    list<string> list = new arraylist<string>();
    list.add("test");
    system.out.println(list.getclass());
    object[] objarray = list.toarray();
    system.out.println(objarray.getclass());
  }
  /**
   * 不返回object[]
   */
  private static void incorrectly() {
    list<string> list = arrays.aslist("test");
    system.out.println(list.getclass());
    object[] objarray = list.toarray();
    system.out.println(objarray.getclass());
  }
}

运行结果：

上面的这个例子就说明了toarray并不一定总是返回object[]，返回的object[]时，object元素就不能插入，故jdk在“6260652”中修复了这个bug。

接下来看元素插入以及删除等其它方法。

//arraylist#add
public boolean add(e e) {
  ensurecapacityinternal(size + 1); //确保容量是否充足
  elementdata[size++] = e;  //将元素添加至数组
  return true;
}
//arraylist#ensurecapacityinternal
private void ensurecapacityinternal(int mincapacity) {
  if (elementdata == empty_elementdata) {
    mincapacity = math.max(default_capacity, mincapacity);   //如果此时还没有初始化列表容量大小，则对其初始化，默认容量为10
  }
  ensureexplicitcapacity(mincapacity); //检查容量是否充足
}
//arraylist#ensureecplicitcapacity
private void ensureexplicitcapacity(int mincapacity) {
  modcount++;  //注意此变量
  if (mincapacity - elementdata.length > 0)
    grow(mincapacity);  //容量不够则进行扩容
}

在ensureecplicitcapacity方法中有一个modcount（modify count）变量进行了自增。

protected transient int modcount = 0;

这个变量不仅在add方法中会自增，只要是在增加或者删除等对arraylist结构产生了变化都会记录加1，这样做的原因和多线程下iterator迭代器遍历有关。在abstractlist$itr中也有一个变量与之对应。

//abstractlist$itr
int expectedmodcount = modcount;

在abstractlist$itr#next中调用了checkforcomodification方法。

//abstractlist$itr#checkforcomodification
final void checkforcomodification() {
  if (modcount != expectedmodcount)
    throw new concurrentmodificationexception();
}

如果当前运行环境是单线程，不论对列表进行何种操作何时增加、修改、删除等，excpectedmodcount总是会等于modcount，但是如果当前运行环境是多线程，很有可能一个线程在迭代遍历，而另一个线程在对其进行新增或者修改等，jdk则不允许这么做，此时则会抛出concurrentmodificationexception异常，这就是modcount变量在此起的作用。

回到arraylist#add方法，当列表容量不足时，此时会调用grow方法进行扩容。

//arraylist#grow
private void grow(int mincapacity) {
  int oldcapacity = elementdata.length;
  int newcapacity = oldcapacity + (oldcapacity >> 1);  //扩容策略为，每次新增容量的大小为旧容量的一半。也就是说如果默认容量为10，则第一次扩容大小为10 / 2 = 5，第二次扩容大小为15 / 2 = 7。
  if (newcapacity - mincapacity < 0)
    newcapacity = mincapacity;  //扩容策略扩得太小
  if (newcapacity - max_array_size > 0)  //扩容策略扩得太大，大于最大数组大小时，最多等于integer.max_value
    newcapacity = hugecapacity(mincapacity);
  
  elementdata = arrays.copyof(elementdata, newcapacity);
}

arraylist获取指定索引位置的元素get方法。

public e get(int index) {
  rangecheck(index);  //检查索引是否越界
  return elementdata(index);
}

由于arraylist是由基于数组实现，故此方法较为简单，判断是否越界，没有则根据数组下标来索引返回元素即可。remove方法删除指定位置的元素。　

//arraylist#remove
public e remove(int index) {
  rangecheck(index);  //检查索引是否越界
  modcount++;  //记录modcount，上面已提及
  e oldvalue = elementdata(index);  //取出指定索引元素
  int nummoved = size - index - 1;  //移动的元素个数
  if (nummoved > 0)
    system.arraycopy(elementdata, index+1, elementdata, index, nummoved);
  elementdata[--size] = null; //将最后一个数组元素置为null，方便gc

  return oldvalue;
}

代码比较简单，同样也体现了基于数组实习的arraylist在删除指定元素时的效率问题。

以上这篇基于arraylist常用方法的源码全面解析就是小编分享给大家的全部内容了，希望能给大家一个参考，也希望大家多多支持移动技术网。

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