成员属性
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
//默认容量
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
//arrayList空实例共享一个空数组
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
//arrayList空实例共享一个空数组,用于默认大小的空实例
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
//真正存储ArrayList中的元素的数组
transient Object[] elementData;
// 存储ArrayList的大小,注意不是elementData的长度
//The size of the ArrayList (the number of elements it contains).
private int size;
//AbstractList类的,表示 elementData在结构上被修改的次数,每次add或者remove它的值都会加1
protected transient int modCount = 0;
// 数组的最大长度
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
构造方法
指定初始容量的构造方法
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);
}
}
不指定容量的构造方法
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
集合引用赋值
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
Object[] a = c.toArray();
if ((size = a.length) != 0) {
if (c.getClass() == ArrayList.class) {
elementData = a;
} else {
elementData = Arrays.copyOf(a, size, Object[].class);
}
} else {
elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
添加元素与扩容
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1);
elementData[size++] = e;
return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
private void grow(int minCapacity) {
int oldCapacity = elementData.length;
//经典1.5倍扩容
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);
}
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0)
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE;
}
最后调用 Arrays.copyOf
复制原数组,将 elementData 赋值为得到的新数组。由于数组复制代价较高,所以建议在创建 ArrayList 对象时就指定大概的容量大小,减少扩容操作的次数。
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacityInternal(size + numNew);
//复制到原数组的末尾
System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
删除元素
删除指定下标的元素时,如果下标没有越界,则取出下标对应的值,然后将数组中该下标后面的元素都往前挪1位,需要挪的元素数量是 size - index - 1
,时间复杂度为 O(n),所以删除元素的代价挺高。
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;
}
private void rangeCheck(int index) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
删除指定集合中所有元素removeAll(),删除不在指定集合的所有元素 retainAll();
public boolean removeAll(Collection<?> c) {
Objects.requireNonNull(c);
return batchRemove(c, false);
}
private boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement) {
final Object[] elementData = this.elementData;
int r = 0, w = 0;
boolean modified = false;
try {
for (; r < size; r++)
if (c.contains(elementData[r]) == complement)
elementData[w++] = elementData[r];
} finally {
//try finally 的用意
// r != size 的情况可能是 c.contains() 抛出了异常,将 r 之后的元素复制到 w 之后
if (r != size) {
System.arraycopy(elementData, r,
elementData, w,
size - r);
w += size - r;
}
// w 之后的元素设置为 null 以让 GC 回收
if (w != size) {
// clear to let GC do its work
for (int i = w; i < size; i++)
elementData[i] = null;
modCount += size - w;
size = w;
modified = true;
}
}
return modified;
}
public boolean retainAll(Collection<?> c) {
Objects.requireNonNull(c);
return batchRemove(c, true);
}
删除第一个值为指定值的元素 remove(Object o)
,参数 o 可以为 null
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;
}
private void fastRemove(int index) {
modCount++;
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
}
遍历
ArrayList
- for循环下标遍历
- 迭代器(Iterator和ListIterator)
- foreach 语句
迭代器 Iterator 和 ListIterator 的主要区别:
- ListIterator 有 add() 方法,可以向List中添加对象,而 Iterator 不能。
- ListIterator 和 Iterator 都有 hasNext() 和 next() 方法,可以实现顺序向后遍历,但是 ListIterator 有 hasPrevious() 和 previous() 方法,可以实现逆向(顺序向前)遍历。Iterator 就不可以。
- ListIterator 可以定位当前的索引位置,nextIndex() 和 previousIndex() 可以实现。Iterator 没有此功能。
都可实现删除对象,但是 ListIterator 可以实现对象的修改,set() 方法可以实现。Iierator 仅能遍历,不能修改。
序列化
ArrayList 有两个属性被
transient 关键字
修饰,transient 关键字 的作用:让某些被修饰的成员属性变量不被序列化。
跟Java的序列化机制有关,这里列出Java序列化机制的几个要点:需要序列化的类必须实现java.io.Serializable接口,否则会抛出NotSerializableException异常。
- 若没有显示地声明一个serialVersionUID变量,Java序列化机制会根据编译时的class自动生成一个serialVersionUID作为序列化版本比较(验证一致性),如果检测到反序列化后的类的serialVersionUID和对象二进制流的serialVersionUID不同,则会抛出异常。
- Java的序列化会将一个类包含的引用中所有的成员变量保存下来(深度复制),所以里面的引用类型必须也要实现java.io.Serializable接口。
- 当某个字段被声明为transient后,默认序列化机制就会忽略该字段,反序列化后自动获得0或者null值
- 静态成员不参与序列化。
- 每个类可以实现readObject、writeObject方法实现自己的序列化策略,即使是transient修饰的成员变量也可以手动调用ObjectOutputStream的writeInt等方法将这个成员变量序列化。
- 任何一个readObject方法,不管是显式的还是默认的,它都会返回一个新建的实例,这个新建的实例不同于该类初始化时创建的实例。
- 每个类可以实现private Object readResolve()方法,在调用readObject方法之后,如果存在readResolve方法则自动调用该方法,readResolve将对readObject的结果进行处理,而最终readResolve的处理结果将作为readObject的结果返回。readResolve的目的是保护性恢复对象,其最重要的应用就是保护性恢复单例、枚举类型的对象。
ArrayList 不想用Java序列化机制的默认处理来序列化 elementData 数组,而是通过 readObject、writeObject 方法自定义序列化和反序列化策略。
为什么不用Java序列化机制的默认处理来序列化 elementData 数组呢?
答案是因为效率问题,如果用默认处理来序列化的话,如果 elementData 的长度有100,但是实际只用了50,其实剩余的50是可以不用序列化的,这样可以提高序列化和反序列化的效率,节省空间。
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException{
// Write out element count, and any hidden stuff
int expectedModCount = modCount;
s.defaultWriteObject();
// Write out size as capacity for behavioural compatibility with clone()
s.writeInt(size);
// Write out all elements in the proper order.
for (int i=0; i<size; i++) {
s.writeObject(elementData[i]);
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
// Read in size, and any hidden stuff
s.defaultReadObject();
// Read in capacity
s.readInt(); // ignored
if (size > 0) {
// be like clone(), allocate array based upon size not capacity
int capacity = calculateCapacity(elementData, size);
SharedSecrets.getJavaOISAccess().checkArray(s, Object[].class, capacity);
ensureCapacityInternal(size);
Object[] a = elementData;
// Read in all elements in the proper order.
for (int i=0; i<size; i++) {
a[i] = s.readObject();
}
}
}