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Java ArrayList 实现实例讲解

2019年07月22日  | 移动技术网IT编程  | 我要评论

 arraylist概述： 

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。

    arraylist不是线程安全的，只能用在单线程环境下，多线程环境下可以考虑用collections.synchronizedlist(list l)函数返回一个线程安全的arraylist类，也可以使用concurrent并发包下的copyonwritearraylist类。

    arraylist实现了serializable接口，因此它支持序列化，能够通过序列化传输，实现了randomaccess接口，支持快速随机访问，实际上就是通过下标序号进行快速访问，实现了cloneable接口，能被克隆。

   每个arraylist实例都有一个容量，该容量是指用来存储列表元素的数组的大小。它总是至少等于列表的大小。随着向arraylist中不断添加元素，其容量也自动增长。自动增长会带来数据向新数组的重新拷贝，因此，如果可预知数据量的多少，可在构造arraylist时指定其容量。在添加大量元素前，应用程序也可以使用ensurecapacity操作来增加arraylist实例的容量，这可以减少递增式再分配的数量。 

   注意，此实现不是同步的。如果多个线程同时访问一个arraylist实例，而其中至少一个线程从结构上修改了列表，那么它必须保持外部同步。

下面对java arraylist做一个记录和总结吧

public class arraylist<e> {
  /**
   * 存放集合的元素 
   * 
   */
  private transient object[] elementdata;
  /** 元素的大小 */
  private int size;

定义了一个泛型类，一个object的数组和一个私有变量来记录该集合的元素数量，原文多了一个私有变量，我也不知道干嘛用的，作者也没解释也没提及到，我没使用也没事

/**
   * 根据指定大小初始化
   * @param initialcapacity
   */
  public arraylist(int initialcapacity){
    super();
    if(initialcapacity<=0){
      //抛异常
      throw new illegalargumentexception("初始化参数不能小于0");
    }else{
      //初始化数组
      this.elementdata=new object[initialcapacity];
    }
  }
  /**
   * 默认初始化
   */
  public arraylist(){
    this(10);
  }
  /**
   * 根据一个集合类初始化
   * @param c 一个必须继承了collection接口的类
   */
  public arraylist(collection<? extends e> c){
    //初始化
    elementdata=c.toarray();
    size=elementdata.length;
    //如果不是任意类型的数组就转换objec类型
    if (elementdata.getclass() != object[].class){
      elementdata=arrays.copyof(elementdata,size, object[].class);
    }
  }

3个初始化方法，根据默认大小进行数组的初始化，给定大小初始化和传递一个继承了collection集合接口的类进行转换赋值初始化

/**
   * 扩容集合
   * @param mincapacity
   */
  public void ensurecapacity(int mincapacity){
    /** 当前数组的大小 */
    int oldcapacity = elementdata.length; 
    if (mincapacity > oldcapacity) {
      /**
       * olddata 虽然没有被使用，但是这是关于内存管理的原因和arrays.copyof()方法不是线程安全
       * olddata在if的生命周期内引用elementdata这个变量，所以不会被gc回收掉
       * 当arrays.copyof()方法在把elementdata复制到newcapacity时，就可以防止新的内存或是其他线程分配内存是elementdata内存被侵占修改
       * 当结束是离开if，olddata周期就结束被回收
       */
      object olddata[] = elementdata; 
      int newcapacity = (oldcapacity * 3)/2 + 1; //增加50%+1
        if (newcapacity < mincapacity) 
          newcapacity = mincapacity; 
     //使用arrays.copyof把集合的元素复制并生成一个新的数组
     elementdata = arrays.copyof(elementdata, newcapacity); 
    } 
  }

这是一个核心的方法，集合的扩容，其实是对数组的扩容，mincapacity集合的大小，进行对比判断是否应该进行扩容，使用了arrays.copyof()方法进行扩容，

原文有进行详细的解释，这个方法把第一个参数的内容复制到一个新的数组中，数组的大小是第二个参数，并返回一个新的数组，关于olddata的变量上文有详细的注释

 /**
   * 检查索引是否出界
   * @param index
   */
  private void rangecheck(int index){
    if(index > size || index < 0){
      throw new indexoutofboundsexception("下标超出,index: " + index + ", size: " +size);
    }
  }

一个下标的检索是否出 1 /**

* 添加元素
   * 将指定的元素添加到集合的末尾
   * @param e 添加的元素
   * @return
   */
  public boolean add(e e){
    ensurecapacity(size+1);
    elementdata[size]=e;
    size++;
    return true;
  }

添加元素，先进行扩容，在赋值，然后元素加一，注意 size+1 字段size并没有加一，这里进行的是算术的运算，所以在后面才需要进行自增

/**
   * 添加元素
   * 将元素添加到指定的位置
   * @param index 指定的索引下标
   * @param element 元素
   * @return
   */
  public boolean add(int index, e element){
    rangecheck(index);
    ensurecapacity(size+1);
    // 将 elementdata中从index位置开始、长度为size-index的元素， 
    // 拷贝到从下标为index+1位置开始的新的elementdata数组中。 
    // 即将当前位于该位置的元素以及所有后续元素右移一个位置。
    system.arraycopy(elementdata, index, elementdata, index+1, size-index);
    elementdata[index]=element;
    size++;//元素加一
    return true;
  }

这里不同的是 system.arraycopy(elementdata, index, elementdata, index+1, size-index);

这是一个c的内部方法，详细的原文有解释，这里就不说了，这个也是整个arraylist的核心所在，也arrays.copyof()的内部实现原理

/**
   * 添加全部元素
   * 按照指定collection的迭代器所返回的元素顺序，将该collection中的所有元素添加到此列表的尾部。 
   * @param c
   * @return
   */
  public boolean addall(collection < ? extends e>c){
    object[] newelement=c.toarray();
    int elementlength=newelement.length;
    ensurecapacity(size+elementlength);
    //从newelement 0的下标开始，elementlength个元素，elementdata size的下标 
    system.arraycopy(newelement, 0, elementdata, size, elementlength);
    size+=elementlength;
    return elementlength!=0;
  }

基本上其他方法都只是根据不同的情况进行不同的处理，比如通过接口把数据对象传递进来然后获取长度进行扩容，在把数据使用system,arraycopy复制到新的数组中

/**
   * 指定位置，添加全部元素
   * @param index 插入位置的下标
   * @param c 插入的元素集合
   * @return
   */
  public boolean addall(int index, collection<? extends e> c){
    if(index > size || index < 0){
      throw new indexoutofboundsexception("index: " + index + ", size: " +size);
    }
    object[] newelement=c.toarray();
    int elementlength=newelement.length;
    ensurecapacity(size+elementlength);
    int nummoved=size-index;
    //判断插入的位置是否在数组中间
    if(nummoved>0){
      //把index插入位置的后面的所有元素往后移
      //elementdata index下标开始的nummoved个元素插入到elementdata 的index+elementlength位置
      system.arraycopy(elementdata, index, elementdata, index+elementlength, nummoved);
    }
    //把newelement里从0开始的elementlength个元素添加到elementdata index开始的位置
    system.arraycopy(newelement, 0, elementdata, index, elementlength); 
    size += elementlength; 
    return elementlength != 0;
  }
  
  /**
   * 指定下标赋值
   * @param index
   * @param element
   * @return
   */
  public e set(int index,e element){
    rangecheck(index);
    e oldelement=(e)elementdata[index];
    elementdata[index]=element;
    return oldelement;
  }
  
  /**
   * 根据下标取值
   * @param index
   * @return
   */
  public e get(int index){
    rangecheck(index);
    return (e)elementdata[index];
  }
  
  /**
   * 根据下标移除元素
   * @param index 
   */
  public e remove(int index){
    rangecheck(index);
    e oldelement=(e)elementdata[index];
    /** 移除的下标后面的元素数量 */
    int nummoved=size-index-1;
    //如果在数组范围内就进行移动
    if(nummoved>0)
      system.arraycopy(elementdata, index+1, elementdata, index, nummoved);
    //移除
    elementdata[--size]=null;
    return oldelement;
  }
  
  /**
   * 根据元素移除
   * @param obj
   * @return
   */
  public boolean remove(object obj){
    //arraylist允许存放null,所以也要进行判断处理
    if(obj==null){
      for(int index=0;index<size;index++){
        if(elementdata[index]==null){
           remove(index);
           return true;
        }
      }
    }else{
      for(int index=0;index<size;index++){
        if(obj.equals(elementdata[index])){
           remove(index);
           return true;
        }
      }
    }
    return false;
  }
  
  /**
   * 根据下标移除指定范围内的元素
   * @param fromindex 开始
   * @param toindex 结束
   */
  protected void removerange(int fromindex, int toindex){
    rangecheck(fromindex);
    rangecheck(toindex);
    //要移动的元素数
    int nummoved = size - toindex; 
    //把toindex后面的元素移动到fromindex
    system.arraycopy(elementdata, toindex, elementdata, fromindex, nummoved);
    //要移除的元素数量
    int newsize=size-(toindex-fromindex);
    while(size!=newsize){
      elementdata[--size]=null;
    } 
  }
  
  /**
   * 把数组容量调整到实际的容量
   */
  public void trimtosize(){
    int leng=elementdata.length;
    if(size<leng){
      object[] old=elementdata;
      elementdata=arrays.copyof(elementdata, size);
    }
  }
  /**
   * 把集合元素转换成数组
   * @return
   */
  public object[] toarray(){
    return arrays.copyof(elementdata, size);
  }
  
  public <t>t[] toarray(t[] a){
    if(a.length<size){
      return (t[]) arrays.copyof(elementdata,size, a.getclass());
    }
    //把集合元素复制到a数组中
    system.arraycopy(elementdata, 0, a, 0, size);
     if (a.length > size){
       for(int index=size;index<a.length;index++){
         a[index] = null;
       }
     }
     return a; 
  }

基本上都是对数组进行操作和使用c的方法进行赋值移动等，详细的可以查看原文，原文中除了那个私有变量外也没多少问题，代码可以完美运行，这李要注意的和难点就会是system,arraycopy和arrayist.copy()这2个方法
和在扩容方法里olddata这个变量的使用，这个变量真的很好，一开始我也不知道为什么要这么使用，在原文的末尾会进行解释。

以上所述是小编给大家介绍的java arraylist 实现实例讲解，希望对大家有所帮助

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