ArrayList采用Object數組來存儲數據
/**
* The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
* The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. 何問起 hovertree.com
*/
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
/**
* The size of the ArrayList (the number of elements it contains).
* @serial
*/
private int size;
Object[] elementData是一個buffer數組，用來存儲ArrayList的數據，該數組的大小表示ArrayList的容量，而size屬性表示的是ArrayList裡邊存儲元素的個數。
/**
* Shared empty array instance used for default sized empty instances. We
* distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when
* first element is added.何問起 hovertree.com
*/
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
多個ArrayList實例共享的static屬性，一個空數組的實例，使用ArrayList的無參構造函數創建ArrayList實例的時候，直接使用DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA給底層數組elementData賦值
/**
* Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
而當創建一個容量為0的ArrayList時，直接將層數組elementData賦值為另外一個static屬性
/**
* Shared empty array instance used for empty instances.
*/
private static final Object[] 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);
}
}
ArrayList可以通過下標對數據進行隨機訪問，時間復雜度O（1），實現方法為get方法
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
return elementData(index);
}
get方法很簡單，輸入參數合法的話直接返回底層數組elementData對應位置的元素即可。
而rangeCheck主要是檢查下標不能越界訪問
private void rangeCheck(int index) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
添加數據有兩個方法，調用add(E e) 向ArrayList末尾添加數據和調用add(int index, E element)添加數據到指定位置
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
添加數據首先檢查是不是需要擴充容量來添加新的數據，調用ensureCapacityInternal(size + 1)確保當前容量足夠添加一個新的數據，然後elementData[size++] = e將新數據添加在數組的末尾
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
ensureCapacityInternal確保在ArrayList容量為0的時候添加數據擴容時，至少擴容DEFAULT_CAPACITY大小，而DEFAULT_CAPACITY大小默認為10
/**
* Default initial capacity.
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
然後調用 ensureExplicitCapacity(minCapacity)進行擴容
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
modCount++用於記錄修改次數，主要用於一個線程使用迭代器迭代數據的時候另一個數據更改ArrayList結構拋出ConcurrentModificationException異常
if (minCapacity - elementData.length > 0)用於判斷是否真的需要擴容，elementData.length表示的是容器容量，size表示容器存儲數據的數量，而minCapacity =sie+1，因此elementData如果有多於一個位置空閒沒有存儲數據，就不需要擴容
否則調用grow(minCapacity)進行真正的擴容
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
可以看到擴容時直接將容量大小變為之前的1.5倍
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
這裡還需要對newCapacity進行調整，如果擴容後的newCapacity還是比minCapacity小
滿足
if (newCapacity - minCapacity < 0)
設置newCapacity為傳進來的參數minCapacity
newCapacity = minCapacity;
然後判斷現在的newCapacity是否比上限MAX_ARRAY_SIZE大
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
如果newCapacity比MAX_ARRAY_SIZE還大，則需要調用hugeCapacity(minCapacity)判斷是否是minCapacity傳入負數溢出
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
hugeCapacity(int minCapacity)首先檢測是否溢出，沒溢出的話就返回Integer.MAX_VALUE 作為最大值（minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE條件在調用出就滿足）
經過上述一系列步驟，最終滿足各種條件的新容量值minCapacity得到滿足
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
這裡是直接創建一個容量為newCapacity的新數組，把之前elementData保存的數據復制到新數組。數組的復制是比較耗費性能的，因此應該避免連續擴容，盡量調用有參構造函數ArrayList(int initialCapacity)並設置合理容量大小
調用add(int index, E element)在ArrayList任意位置添加數據
public void add(int index, E element) {
rangeCheckForAdd(index);
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}
傳入參數合法性檢查仍然是方法體第一件要做的事情，這裡要檢測插入數據的位置index是否合法
private void rangeCheckForAdd(int index) {
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
參數合法性通過後調用ensureCapacityInternal(size + 1)進行擴容，上邊已經分析過擴容的固定套路。擴容後就是調用System.arraycopy進行數組的復制，由此可見ArrayList添加數據是比較耗費性能的，事件復雜度是O（n）,因為插入數據總是伴隨著數組的復制（數組元素的移動）。
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount
System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
先通過Collection的toArray方法把Collection轉化為Object數組，然後通過ensureCapacityInternal(size + numNew)進行擴容，然後調用
System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
public static native void arraycopy(Object src, int srcPos,Object dest, int destPos,int length);
System.arraycopy進行數組的拼接，System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew)表示從數組a的下標0出開始復制length個元素導數組elementData的下標size處。
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
rangeCheckForAdd(index);
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount
int numMoved = size - index;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
numMoved);
System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
仍然是先做入口參數的合法性檢查
private void rangeCheckForAdd(int index) {
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
然後把集合轉化為Object數組
Object[] a = c.toArray();
通過ensureCapacityInternal(size + numNew)進行擴容
計算原數組需要移動的數據的個數int numMoved = size - index
如果有數據需要移動,調用System.arraycopy進行數據整體移動
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew, numMoved);
從elementData數組下標為index出復制numMoved個數據到elementData數組的下標為index + numNew處
這樣elementData數組下標為index到index+numNew-1的位置被空出來，用於放置新的數據
然後集合的數據添加到elementData數組留出的位置即可
System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
從數組a的下標為0的地方復制numNew個數據到elementData數組的下標為index處
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;
}
獲取下標只能通過遍歷的方式逐一比較，null數據不能調用方法，所以不能通過equals進行比較，所以分類討論，
如果傳入的參數o是是null的話通過elementData[i]==null進行比較，否則通過o.equals(elementData[i])進行比較。
如果遍歷過程中找到該數據，返回該數據下標，遍歷結束沒有找到返回-1
注意indexOf是找到第一個相等的數據就直接返回下標了，如果想找到該數據在ArrayList中的最後一個位置，使用lastIndexOf即可
public void clear() {
modCount++;
// clear to let GC do its work
for (int i = 0; i < size; i++)
elementData[i] = null;
size = 0;
}
首先modCount++，這是如果其他線程正在通過迭代器進行數據的訪問，檢測到modCount發生了變化將會拋出ConcurrentModificationException
然後設置數組中的每一個元素為null，方便垃圾回收，最後設置size=0；
雖然數據全部置null，size歸0，但是elementData的大小沒有變化
/**
* Returns a shallow copy of this <tt>ArrayList</tt> instance. (The
* elements themselves are not copied.)
*
* @return a clone of this <tt>ArrayList</tt> instance
*/
public Object clone() {
try {
ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();
v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
v.modCount = 0;
return v;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// this shouldn't happen, since we are Cloneable
throw new InternalError(e);
}
}
可以看到clone方法只是進行了淺克隆，在某些需要深克隆的場景出，需要自己負責每一個元素的深克隆
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;
}
代碼流程還是比較清晰
下標檢查，modCount++達到迭代器快速失敗，數組元素的移動，返回舊值
其中比較重要的一點就是
elementData[–size] = null; // clear to let GC do its work
Effective Java提到了這點，自己申請內存自己要記得管理，否則造成內存洩露
public boolean remove(Object o) {
if (o == 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;
}
這裡同樣是根據傳入的參數o是否為null進行分類處理，找到元素所在的位置index後直接調用 fastRemove(index)進行數據的刪除，fastRemove比remove不需要檢查數組下標
public void sort(Comparator<? super E> c) {
final int expectedModCount = modCount;
Arrays.sort((E[]) elementData, 0, size, c);
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
modCount++;
}
先保存modCount，如果modCount在排序過程中被改變，拋出ConcurrentModificationException異常
排序是直接調用Arrays.sort方法
public void trimToSize() {
modCount++;
if (size < elementData.length) {
elementData = (size == 0)
? EMPTY_ELEMENTDATA
: Arrays.copyOf(elementData, size);
}
}
先登記modCount++是迭代器可以快速失敗
然後通過 Arrays.copyOf進行數組創建和復制，使ArrayList的容量等於保存的數據的數量的大小
推薦：http://www.cnblogs.com/roucheng/p/javatimu.html
