【ArrayList】白话文源码分析

• ArrayList类解析
• • 全局变/常量
  • 构造方法
  • • 无参构造：
    • 有参构造（参数为int）
    • 有参构造（参数为Collection集合）
  • 其他方法
  • • add()
    • • 扩容机制：
    • remove()

打好基础，再说其他的，不要整天好高骛远。

希望我的分享能帮到一样迷茫但努力的同学。

ArrayList类解析

首先我想对一些基础不好同学说一句。ArrayList是一个类，不是你们认为的就直接操作内存了。
既然ArrayList是一个类，那么类就有类的规则，有规则我们就能学习。我们来看看这个类的结构：

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{1.全局变/常量    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};    transient Object[] elementData;     private int size;===================================================================================2. 构造方法    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); }    }    public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;    }    public ArrayList(Collection<? extends E> c) { elementData = c.toArray(); if ((size = elementData.length) != 0) {     if (elementData.getClass() != Object[].class)  elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); } else {     this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; }    }===================================================================================3. 其他方法。。。。。。。}

整个ArrayList类我们就分为三个模块来解释。

1. 全局变/常量
2. 构造方法
3. 其他方法（继承自父类和接口的具体的集合操作方法，如.add()等）

全局变/常量

ArrayList操作和这些变/常量是息息相关的，我们必须要非常清楚得知道每一个变/常量的含义是什么。

构造方法

要了解上面的变/常量的含义，最好就是通过读代码一行一行得慢慢熟悉。
构造方法就是我们了解一个类的第一步。

我们发现ArrayList有三个构造方法，我们从易到难依次分析一下。

无参构造：

当我们平时写List myList = new ArrayList()的时候就会调用下面的这个无参构造方法创建一个ArrayList对象。
我们看看构造方法做了什么事情：

    public ArrayList() { this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;    }=================================================================================== 1.this.elementData。this指的是当前的ArrayList对象，elementData指的是当前对象的数组对象。    2.DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA。指初始化时的空数组常量。    3.整个构造方法就是把一个空数组赋值给我们new的ArrayList对象。

因此，调用无参构造创建集合的时候，集合为空，长度为size=0；（int值默认为0）

有参构造（参数为int）

当我们平时写List myList = new ArrayList(5)的时候就会调用下面的这个有参构造方法创建一个ArrayList对象。
我们看看构造方法做了什么事情：

   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); }    }===================================================================================    1.我们从参数名就知道，这个参数是用来指定集合创建时的集合初始长度的。2.如果参数>0,初始化并赋值给集合对象一个该参数长度的数组。3.如果参数=0,赋值给集合对象一个空数组。4.else，说明参数无效或非法，报错。

因此，我们可以利用这个构造方法在创建集合的时候就指定集合的长度

有参构造（参数为Collection集合）

Collection是List的父类，List是ArrayList的父类。
所以，当我们平时写List myList = new ArrayList(Collection子类集合)的时候就会调用下面的这个有参构造方法创建一个ArrayList对象。
比如我们现在要把一个Set集合赋值给ArrayList集合，就要调用这个构造方法。
我们看看构造方法做了什么事情：

    public ArrayList(Collection<? extends E> c) { elementData = c.toArray(); if ((size = elementData.length) != 0) {     if (elementData.getClass() != Object[].class)  elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); } else {     this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;===================================================================================1.把Collection集合参数.toArray()转成数组，并赋值给当前集合对象中的elementData变量。2.把elementData的长度赋值给变量size。3.如果size!=0，并且如果elementData的类模板对象不是Object[]的类模板对象4.就强转为Object对象并赋值给elementData （这里主要是防止数组类型不同做的预防）5.如果size为0，赋值给集合对象一个空数组。

看文章的时候记得反复回去看看全局变/常量那个表格。

其他方法

这里呢，就分析几个最常用的方法，主要是理解，不要死记硬背。

add()

当我们要给集合添加元素的时候会调用这个.add()方法。这也是要了解ArrayList的最重要的一个方法。
我们开始：

    public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1);   elementData[size++] = e; return true;    }===================================================================================    1.e就是我们要添加的元素2.方法进来第一行就去调用了一个ensureCapacityInternal方法，传入了当前size+1最为参数，作为期望最小容量去判断是否需要扩容。3. ensureCapacityInternal方法调用完成（成功）之后，把元素赋值到数组的最后一位。4. 返回true,添加完成。

很明显，重点就是在ensureCapacityInternal（方法里面了），我们点过去看看：

 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));    }    private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) { if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {     return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } return minCapacity;    }    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; if (minCapacity - elementData.length > 0)     grow(minCapacity);    }===================================================================================1.第一行就是ensureCapacityInternal方法，我们看到这个方法先后调用了calculateCapacity和ensureExplicitCapacity方法。2.我们先看calculateCapacity方法，两个参数elementData：当前数组对象，长度为10。minCapacity：传过来的size+1，后面统称为最小容量。3.判断当前数组对象是否为空，如果为空就在默认容量（10）和最小容量选一个最大的返回。4.如果数组不为空，直接返回最小容量。5.我们拿到这个int值能干嘛呢。6.带着这个值来到ensureExplicitCapacity方法，第一步modCount++;我们不管它，主要是记录集合的操作数。如果最小需要空间比elementData的内存空间要大，则需要扩容，来到grow(minCapacity)方法。

因此，我们知道了，集合在添加第一个元素的时候才会初始化一个长度为10的集合。

接下来就是grow（）方法了，顾名思义，grow，我们要开始扩容了。

扩容机制：

    private void grow(int minCapacity) { int oldCapacity = elementData.length; int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); if (newCapacity - minCapacity < 0)     newCapacity = minCapacity; if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)     newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);    }===================================================================================1. 参数minCapacity是之前我们计算出来当前集合可以接受的最小长度。2. 先得到原数组的长度   oldCapacity 3. 再根据算法算出新长度  newCapacity （老长度的1.5倍）4.  再判断一下新数组的容量够不够，够了就直接使用这个长度创建新数组，    不够就将数组长度设置为需要的长度。5. 检查长度是否超出最大值。6. 调用Arrays.copyOf方法将elementData数组指向新的内存空间时newCapacity的连续空间 并将elementData的数据复制到新的内存空间    

remove()

面试常问，为什么ArrayList对集合中元素的增删效率很低。我们来看看为什么：
下图是更具下标删除元素。假如我们现在有3个元素，我要删除下标是1的元素，底层会怎么做呢？

    public E remove(int index) { rangeCheck(index); modCount++; E oldValue = elementData(index); 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 return oldValue;    }===================================================================================1. 第一步，检查传入的下标是否合法。2. modCount++;操作数+1。3. 得到要删除的元素的值。4. numMoved，如果numMoved =0，说明被删除的元素是第一个或最后一个，不需要整体拷贝。numMoved为需要移动的元素个数。5. 通过判断,System.arraycopy方法是native修饰的，直接操作内存，整个数组下标移动，很慢。6. 因为删除了一个元素，size需要-1。并把数组最后一个元素置为null，等待GC删除。7. 返回被删除的值

其他的方法可以自己一步一步去看。