Java ArrayList 源码分析（一）

用户678363829个月前发布

前言

如果想要更深入的去了解集合那就要通过我们去分析它的源码来了解它。希望对集合有一个更进一步的理解！

　　既然是看源码那我们要怎么看一个类的源码呢？这里我推荐的方法是：

　　　　1）看继承结构

　　　　　　看这个类的层次结构，处于一个什么位置，可以在自己心里有个大概的了解。

　　　　2）看构造方法

　　　　　　在构造方法中，看做了哪些事情，跟踪方法中里面的方法。

　　　　3）看常用的方法

　　　　　　跟构造方法一样，这个方法实现功能是如何实现的

　　注：既然是源码，为什么要这样设计类，有这样的继承关系。这就要说到设计模式的问题了。所以我们要了解常用的设计模式，才能更深刻的去理解这个类。

一、ArrayList简介

1.1、ArrayList概述

　　1）ArrayList是可以动态增长和缩减的索引序列，它是基于数组实现的List类。

　　2）该类封装了一个动态再分配的Object[]数组，每一个类对象都有一个capacity属性，表示它们所封装的Object[]数组的长度，当向ArrayList中添加元素时，该属性值会自动增加。

　　　　如果想ArrayList中添加大量元素，可使用ensureCapacity方法一次性增加capacity，可以减少增加重分配的次数提高性能。

　　3）ArrayList的用法和Vector向类似，但是Vector是一个较老的集合，具有很多缺点，不建议使用。

　　　　另外，ArrayList和Vector的区别是：ArrayList是线程不安全的，当多条线程访问同一个ArrayList集合时，程序需要手动保证该集合的同步性，而Vector则是线程安全的。

　　4）ArrayList和Collection的关系：

1.2、ArrayList的数据结构

　　分析一个类的时候，数据结构往往是它的灵魂所在，理解底层的数据结构其实就理解了该类的实现思路，具体的实现细节再具体分析。

　　ArrayList的数据结构是：

说明：底层的数据结构就是数组，数组元素类型为Object类型，即可以存放所有类型数据。我们对ArrayList类的实例的所有的操作底层都是基于数组的。

二、ArrayList源码分析

2.1、继承结构和层次关系

我们看一下ArrayList的继承结构：ArrayList extends AbstractList和AbstractList extends AbstractCollection

　　所有类都继承Object 所以ArrayList的继承结构就是上图这样。

　　分析：

　　　　1）为什么要先继承AbstractList，而让AbstractList先实现List<E>？而不是让ArrayList直接实现List<E>？

　　　　　　这里是有一个思想，接口中全都是抽象的方法，而抽象类中可以有抽象方法，还可以有具体的实现方法，正是利用了这一点，让AbstractList是实现接口中一些通用的方法，而具体的类，

　　　　　　如ArrayList就继承这个AbstractList类，拿到一些通用的方法，然后自己在实现一些自己特有的方法，这样一来，让代码更简洁，就继承结构最底层的类中通用的方法都抽取出来，

　　　　　　先一起实现了，减少重复代码。所以一般看到一个类上面还有一个抽象类，应该就是这个作用。

　　　　2）ArrayList实现了哪些接口？

　　　　　　List<E>接口：我们会出现这样一个疑问，在查看了ArrayList的父类AbstractList也实现了List<E>接口，那为什么子类ArrayList还是去实现一遍呢？

　　　　　　这是想不通的地方，所以我就去查资料，有的人说是为了查看代码方便，使观看者一目了然，说法不一，但每一个让我感觉合理的，但是在stackOverFlow中找到了答案，这里其实很有趣。

　　　　　　网址贴出来 http://stackoverflow.com/questions/2165204/why-does-linkedhashsete-extend-hashsete-and-implement-sete开发这个collection 的作者Josh说。

　　　　　　这其实是一个mistake，因为他写这代码的时候觉得这个会有用处，但是其实并没什么用，但因为没什么影响，就一直留到了现在。

　　　　　　RandomAccess接口：这个是一个标记性接口，通过查看api文档，它的作用就是用来快速随机存取，有关效率的问题，在实现了该接口的话，那么使用普通的for循环来遍历，性能更高，例如arrayList。

　　　　　　而没有实现该接口的话，使用Iterator来迭代，这样性能更高，例如linkedList。所以这个标记性只是为了让我们知道我们用什么样的方式去获取数据性能更好。

　　　　　　Cloneable接口：实现了该接口，就可以使用Object.Clone()方法了。

　　　　　　Serializable接口：实现该序列化接口，表明该类可以被序列化，什么是序列化？简单的说，就是能够从类变成字节流传输，然后还能从字节流变成原来的类。

2.2、类中的属性

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    // 版本号
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
    // 缺省容量
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    // 空对象数组
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    // 缺省空对象数组
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    // 元素数组
    transient Object[] elementData;
    // 实际元素大小，默认为0
    private int size;
    // 最大数组容量
    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
}

2.3、构造方法

　ArrayList有三个构造方法：

1）无参构造方法　

/**
    * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.　　这里就说明了默认会给10的大小，所以说一开始arrayList的容量是10.
    */
　　　　//ArrayList中储存数据的其实就是一个数组，这个数组就是elementData，在123行定义的 private transient Object[] elementData;
　　 public ArrayList() {　　
        super();        //调用父类中的无参构造方法，父类中的是个空的构造方法
        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;//EMPTY_ELEMENTDATA：是个空的Object[]， 将elementData初始化，elementData也是个Object[]类型。空的Object[]会给默认大小10，等会会解释什么时候赋值的。
    }


transient Object[] elementData;

private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

2）有参构造函数

/**
     * Constructs an empty list with the specified initial capacity.
     *
     * @param  initialCapacity  the initial capacity of the list
     * @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity
     *         is negative
     */
    public ArrayList(int initialCapacity) {
        super(); //父类中空的构造方法
        if (initialCapacity < 0)    //判断如果自定义大小的容量小于0，则报下面这个非法数据异常
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        this.elementData = new Object[initialCapacity]; //将自定义的容量大小当成初始化elementData的大小
    }

3）有参构造方法(不常用)

//这个构造方法不常用，举个例子就能明白什么意思
    /*
        Strudent exends Person
         ArrayList<Person>、 Person这里就是泛型
        我还有一个Collection<Student>、由于这个Student继承了Person，那么根据这个构造方法，我就可以把这个Collection<Student>转换为ArrayList<Sudent>这就是这个构造方法的作用 
    */
     public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        elementData = c.toArray();    //转换为数组
        size = elementData.length;   //数组中的数据个数
        // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
        if (elementData.getClass() != Object[].class) //每个集合的toarray()的实现方法不一样，所以需要判断一下，如果不是Object[].class类型，那么久需要使用ArrayList中的方法去改造一下。
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
    }

总结：arrayList的构造方法就做一件事情，就是初始化一下储存数据的容器，其实本质上就是一个数组，在其中就叫elementData。

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