Java源码解析ArrayList及ConcurrentModificationException

本文基于jdk1.8来分析arraylist的源码

首先是主要的成员变量。

  /**
   * default initial capacity.
   **/
  private static final int default_capacity = 10;
  /**
   * shared empty array instance used for empty instances.
   **/
  private static final object[] empty_elementdata = {};
  /**
   * 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.
   **/
  private static final object[] defaultcapacity_empty_elementdata = {};
  /**
   * the array buffer into which the elements of the arraylist are stored.
   * the capacity of the arraylist is the length of this array buffer. any
   * empty arraylist with elementdata == defaultcapacity_empty_elementdata
   * will be expanded to default_capacity when the first element is added.
   **/
  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;

其中初始大小为10，size表示集合中元素的个数。此外，还有两个空数组empty_elementdata，和defaultcapacity_empty_elementdata。通过defaultcapacity_empty_elementdata的注释，我们可以了解到，这个变量区别于empty_elementdata，主要是为了决定第一个元素插入时，扩容多大的问题。从这里的描述可以理解到，arraylist创建好后，其实并没有真正分配数组空间，而是在第一个元素插入时，才分配的空间。这一点是区别于jdk1.6的。在jdk1.6中，arraylist一创建，数据空间就默认分配好了，10个或指定的空间。jdk1.8这么做，可以做到空间延迟分配，提高程序性能。

接下来看一下构造函数。

/**
   * constructs an empty list with an initial capacity of ten.
   **/
  public arraylist() {
    this.elementdata = defaultcapacity_empty_elementdata;
  }
/**
   * 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) {
    if (initialcapacity > 0) {
      this.elementdata = new object[initialcapacity];
    } else if (initialcapacity == 0) {
      this.elementdata = empty_elementdata;
    } else {
      throw new illegalargumentexception("illegal capacity: "+
                        initialcapacity);
    }
  }

无参构造函数，将创建一个长度为0的空数组。

有参构造函数，参数大于0时正常创建数组，参数为0时，也是创建长度为0的数组。但它和无参构造函数创建的空数组是可以区别开的，它们使用了不同的对象。

接下来是插入元素add。

/**
   * appends the specified element to the end of this list.
   *
   * @param e element to be appended to this list
   * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link collection#add})
   **/
  public boolean add(e e) {
    ensurecapacityinternal(size + 1); // increments modcount!!
    elementdata[size++] = e;
    return true;
  }
 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++;
    // overflow-conscious code
    if (mincapacity - elementdata.length > 0)
      grow(mincapacity);
  }

通过calculatecapacity函数，我们可以知道，如果是用new arraylist()创建的list，第一次add元素，计算得mincapacity = 1。如果是new arraylist(0)创建的list，计算得mincapacity = 10. 然后再根据mincapacity去grow。

get方法比较简单，这里不再分析。

arraylist的一个常见问题是concurrentmodificationexception，同步修改异常，也称为快速失败，fast-fail。当我们以foreach方式遍历arraylist时，如果在遍历过程中删除arraylist的元素，或者别的线程往arraylist中添加元素，就会抛出该异常。这里需要注意，以for(int i = 0; i < list.size(); i++)的方式遍历arraylist时，是不会抛出同步修改异常的，但用这种方式遍历，需要处理好i的前进速度。

那么，用foreach方式遍历arraylist为什么会抛出同步修改异常呢？

foreach代码的底层实现，是用iterator对arraylist进行遍历，在遍历过程中，会持续调用next获取下一个元素。next方法中，会首先checkforcomodification()，它的作用是检查modcount和expectedmodcount是否相等。不相等时，则抛出同步修改异常。那么什么情况下修改次数和期望修改次数不相等呢？这里需要首先弄明白，modcount和expectedmodcount是什么东西？modcount是arraylist从它的父类继承来的属性，记录了集合的修改次数，add，remove时都会给modcount加1. expectedmodcount是迭代器的成员变量，它是在创建迭代器时，取的modcount的值，并且，在遍历过程中不再改变。那么就清楚了，expectedmodcount其实是开始遍历时modcount的值，如果在遍历过程中，arraylist进行了add或remove操作，那么必然导致expectedmodcount和modcount不相等，于是就抛出了同步修改异常。

    public e next() {
      checkforcomodification();
      int i = cursor;
      if (i >= size)
        throw new nosuchelementexception();
      object[] elementdata = arraylist.this.elementdata;
      if (i >= elementdata.length)
        throw new concurrentmodificationexception();
      cursor = i + 1;
      return (e) elementdata[lastret = i];
    }
    final void checkforcomodification() {
      if (modcount != expectedmodcount)
        throw new concurrentmodificationexception();
    }

那么，同步修改异常如何避免呢？或者说，我们如何遍历集合并把其中的某些元素删除呢？

答案是使用迭代器的remove方法删除元素。在迭代器的remove方法中，删除元素后，会重新把modcount赋值给expectedmodcount，所以，它不会抛出同步修改异常。

 public void remove() {
      if (lastret < 0)
        throw new illegalstateexception();
      checkforcomodification();
      try {
        arraylist.this.remove(lastret);
        cursor = lastret;
        lastret = -1;
        expectedmodcount = modcount;
      } catch (indexoutofboundsexception ex) {
        throw new concurrentmodificationexception();
      }
    }

总结

以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，谢谢大家对的支持。如果你想了解更多相关内容请查看下面相关链接