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JDK1.8 ArrayList源码剖析(一)

程序员文章站 2022-03-03 23:07:31
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类中常用到的变量和方法:

  1. int DEFAULT_CAPACITY=10:默认容量大小,自动扩容时用到,而非构造时指定为容量大小
  2. Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}:空的数组
  3. Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};:空的数组
  4. Object[] elementData:实际保存数据的地方
  5. int size:ArrayList的size(即包含的元素的个数)
  6. modCount:记录ArrayList修改的次数
  7. System.arraycopy()(arrayList的增删方法都是基于这个方法实现)
    1. System提供了一个静态方法arraycopy(),我们可以使用它来实现数组之间的复制。
    2. 这是一个native方法。
    3. 其函数原型是:public static void (Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length),src:源数组; srcPos:源数组要复制的起始位置;dest:目的数组; destPos:目的数组放置的起始位置; length:复制的长度。注意:src and dest都必须是同类型或者可以进行转换类型的数组.
    4. 这个函数可以实现自己到自己复制,比如:int[] fun ={0,1,2,3,4,5,6}; System.arraycopy(fun,0,fun,3,3);则结果为:{0,1,2,0,1,2,6};实现过程是这样的,先生成一个长度为length的临时数组,将fun数组中srcPos 到srcPos+length-1之间的数据拷贝到临时数组中,再执行System.arraycopy(临时数组,0,fun,3,3).

类的实现

  1. 继承关系: 继承自AbstractList类 实现了List接口、Serializable接口、Cloneable接口、RandomAccess接口
  2. 默认初始长度为10,若实例化时未指定初始大小,则使用默认初始长度
  3. 构造方法
    1. 类中有一个Object[] elementData对象用于保存数据;
    2. 指定初始长度length:
      1. 若length>0,则用一个长度为size的Object类型的数组来实例化elementData;
      2. 若length=0,则将elementData指向一个长度为0的Object类型的常量数组;
      3. 若length<0,则抛出IllegalArgumentException异常。
    3. 不指定初始长度length,即使用默认构造方法:将elementData指向一个长度为0的Object类型的常量数组,与length=0时指向的是不同对象;
    4. 使用Collection对象c来构造:
      1. 将elementData指向c.toArray(),c.toArray()方法返回的是一个Object[]对象
      2. 若elementData.length等于零,则将elementData指向一个长度为0的Object类型的常量数组,(与用length=0来实例化对象相同)
      3. 若elementData.length不等于零:
        1. c.toArray()返回的对象可能不是Object[]对象(错误代码是6260652),因为父类实例的具体类型,实际上是取决于在 new 时,我们所使用的子类类型
        2. 若c.toArray()返回的不是Object[]对象, 则将elementData指向Arrays.copyOf(elementData.toArray, size, Object[].class);
  4. trimToSize():将对象中elementData属性对象的大小设置为ArrayList实际的大小(初始设置的和动态增长的多余容量将会被删除掉),如下图,在执行trimToSize前elementData的长度为10,但al中实际元素个数为5,在执行trimToSize方法后,删除了elementData多余的长度JDK1.8 ArrayList源码剖析(一)JDK1.8 ArrayList源码剖析(一)JDK1.8 ArrayList源码剖析(一)
  5. grow(int minCapacity):对elementData进行扩容,(至少增加minCapacity)
  6. indexOf(Object o):for循环遍历elementData,找到与o相等的元素便返回下标。未找到则返回-1
  7. lastIndexOf(Object o):从尾到头for循环遍历elementData,找到与o相等的元素便返回下标。未找到则返回-1;
  8. clone():返回这个ArrayList的浅拷贝(该元素本身不被复制)
  9. T[] toArray(T[] a):以正确的顺序(从第一个元素到最后一个元素)返回一个包含这个列表中所有元素的数组。 返回数组的运行时类型是指定数组的运行时类型。 如果列表符合指定的数组,则返回其中。 否则,将使用指定数组的运行时类型和此列表的大小分配一个新数组。如果列表符合指定的数组并有空余空间(即数组的元素多于列表的元素),那么紧跟在集合结束之后的数组元素被设置为null 。 (如果调用者知道列表中没有包含任何空元素,这对确定列表的长度是很有用的。)
  10. add(int index, E element) :在指定下标处增加元素
    1. 先使用rangeCheckForAdd(int index)检查下标合法性,index>size || index < 0,则抛出IndexOutOfBoundsException
    2. 再使用ensureCapacityInternal(size + 1)增加elementData的容量
    3. System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,size - index);
    4. elementData[index] = element;
    5. size++;
  11. public E remove(int index):将指定下标的后续元素向左移一位,然后删除列表中最后一个元素。
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;

12 . boolean remove(Object o):删除list中第一个和o相等的元素
13. boolean addAll(Collection<? extends E> c) :将c中的所有元素添加到list中

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;

14.boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c):在指定下标出增加c中的所有元素,原list中index处及后续元素依次后移至c集合元素之后

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;

15.void removeRange(int fromIndex, int toIndex):从list中按范围删除

modCount++;
int numMoved = size - toIndex;
System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex, numMoved);

// clear to let GC do its work
int newSize = size - (toIndex-fromIndex);
for (int i = newSize; i < size; i++) {
   elementData[i] = null;
}
size = newSize;

16.boolean retainAll(Collection<?> c):调用boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement)方法执行批量删除所有不存在于c中的元素
17.boolean removeAll(Collection<?> c):调用boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement)方法执行批量删除所有存在于c中的元素

18.boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement):complement用于标识是删除还是保留存在于c中的元素,complement==true是(16),否则是(17)

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 {
    // Preserve behavioral compatibility with AbstractCollection,
    // even if c.contains() throws.
    if (r != size) {
        System.arraycopy(elementData, r,
                         elementData, w,
                         size - r);
        w += size - r;
    }
    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;

19.void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s):将 ArrayList 实例的状态保存为一个流(即序列化它)

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();
}

20.readObject(java.io.ObjectInputStream s)

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();
    }
}

21.List<E> subList(int fromIndex, int toIndex):返回一个子List

subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size); //下标检查
return new SubList(this, 0, fromIndex, toIndex);//SubList是一个于ArrayList相似的内部类