Java 集合系列（二）—— ArrayList

arraylist

　　arraylist 是通过一个数组来实现的，因此它是在连续的存储位置存放对象的引用，只不过它比 array 更智能，能够根据集合长度进行自动扩容。

 

　　假设让我们来实现一个简单的能够自动扩容的数组，我们最容易想到的点就是：

1. add()的时候需要判断当前数组size+1是否等于此时定义的数组大小；
2. 若小于直接添加即可；否则，需要先扩容再进行添加。

实际上，arraylist的内部实现原理也是这样子，我们可以来研究分析一下arraylist的源码

 add(e e) 源码分析

 1   /**
 2      * appends the specified element to the end of this list.
 3      *
 4      * @param e element to be appended to this list
 5      * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link collection#add})
 6      */
 7     public boolean add(e e) {
 8         ensurecapacityinternal(size + 1);   // 进行扩容校验
 9         elementdata[size++] = e;            // 将值添加到数组后面，并将 size+1
10         return true;
11     }
12 
13 
14 
15     /**
16      * the array buffer into which the elements of the arraylist are stored.
17      * the capacity of the arraylist is the length of this array buffer. any
18      * empty arraylist with elementdata == defaultcapacity_empty_elementdata
19      * will be expanded to default_capacity when the first element is added.
20      */
21     transient object[] elementdata; // non-private to simplify nested class access
22     
23     private void ensurecapacityinternal(int mincapacity) {
24         ensureexplicitcapacity(calculatecapacity(elementdata, mincapacity));    // elementdata 数组
25     }
26 
27 
28 
29     /**
30      * default initial capacity.
31      */
32     private static final int default_capacity = 10;
33     
34     /**
35      * shared empty array instance used for default sized empty instances. we
36      * distinguish this from empty_elementdata to know how much to inflate when
37      * first element is added.
38      */
39     private static final object[] defaultcapacity_empty_elementdata = {};
40 
41     // 返回最大的 index
42     private static int calculatecapacity(object[] elementdata, int mincapacity) {
43         if (elementdata == defaultcapacity_empty_elementdata) {   //  与空数组实例对比
44             return math.max(default_capacity, mincapacity);
45         }
46         return mincapacity;
47     }
48 
49 
50 
51     private void ensureexplicitcapacity(int mincapacity) {
52         modcount++;
53 
54         // overflow-conscious code
55         if (mincapacity - elementdata.length > 0)
56             grow(mincapacity);
57     }

扩容调用方法，实际也就是数组复制的过程

 1     /**
 2      * increases the capacity to ensure that it can hold at least the
 3      * number of elements specified by the minimum capacity argument.
 4      *
 5      * @param mincapacity the desired minimum capacity
 6      */
 7     private void grow(int mincapacity) {
 8         // overflow-conscious code
 9         int oldcapacity = elementdata.length;
10         int newcapacity = oldcapacity + (oldcapacity >> 1);
11         if (newcapacity - mincapacity < 0)
12             newcapacity = mincapacity;
13         if (newcapacity - max_array_size > 0)
14             newcapacity = hugecapacity(mincapacity);
15         // mincapacity is usually close to size, so this is a win:
16         elementdata = arrays.copyof(elementdata, newcapacity);
17     }

 add(int index, e element) 源码分析

 1   /**
 2      * inserts the specified element at the specified position in this
 3      * list. shifts the element currently at that position (if any) and
 4      * any subsequent elements to the right (adds one to their indices).
 5      *
 6      * @param index index at which the specified element is to be inserted
 7      * @param element element to be inserted
 8      * @throws indexoutofboundsexception {@inheritdoc}
 9      */
10     public void add(int index, e element) {
11         rangecheckforadd(index);    // 校验index是否超过当前定义的数组大小范围，超过则抛出 indexoutofboundsexception
12 
13         ensurecapacityinternal(size + 1);  // increments modcount!!
14         system.arraycopy(elementdata, index, elementdata, index + 1,
15                          size - index);     // 复制，向后移动
16         elementdata[index] = element;
17         size++;
18     }
19     
20 
21     /**
22      * a version of rangecheck used by add and addall.
23      */
24     private void rangecheckforadd(int index) {
25         if (index > size || index < 0)
26             throw new indexoutofboundsexception(outofboundsmsg(index));
27     }

从上面的源码分析可知，扩容和随机插入元素的消耗比较大，因此在实际开发中，应尽量指定arraylist大小，减少在随机插入操作。

 

优缺点

优点

• 封装了一个动态再分配的对象数组
• 使用索引进行随机访问效率高

缺陷

• 在数组中增删一个元素，所有元素都要往后往前移动，效率低下

 

知识脑图

 

在 github 上建了一个 repository ，java core knowledge tree，各位看官若是喜欢请给个star，以示鼓励，谢谢。
https://github.com/suifeng412/jcktree

 

（以上是自己的一些见解，若有不足或者错误的地方请各位指出）

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