ArrayList源码

一、创建ArrayList对象

ArrayList有三个构造函数：

    /**
     * 空数组
     */
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    /**
     * 空数组. 
     * We distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when
     * first element is added.
     * 
     */
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    /**
     * 构造一个指定容量的空数组
     * 
     * @param  initialCapacity  指定容量的大小
     * @throws IllegalArgumentException 如果指定大小为负数的话
     */
    public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) {
            // 如果指定的容量大于0则创建一个大小为initialCapacity的Object数组
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
            // 如果指定的容量是0则默认给一个空数组
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }

    /**
     * 构造一个初始容量为10的空的数组
     * 初始容量真正被初始化成10的时候是在add扩容的时候
     */
    public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

    /**
     * 构造一个包含特殊集合的数组
     * 
     * @param c the collection whose elements are to be placed into this list
     * @throws NullPointerException if the specified collection is null
     */
    public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        elementData = c.toArray();
        if ((size = elementData.length) != 0) {
            // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652) 
            if (elementData.getClass() != Object[].class)
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
        } else {
            // replace with empty array.
            // 如果集合为空就初始化为空
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    }

二、Add方法

当调用Add方法的时候,会把元素添加到list最后：

public boolean add(E e) {
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    elementData[size++] = e;
    return true;
}
public void add(int index, E element) {
    // 检查一下是否超界
    rangeCheckForAdd(index);
    // 扩容
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    // 底层是C看不懂
    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                     size - index);
    elementData[index] = element;
    size++;
}

最核心的内容就是ensureCapacityInternal,这是自动扩容机制的核心

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    // 如果是调用无参构造创建list对象，则去在list的size和默认容量10中取大的
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }

    ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    // 记录list的修改的次数
    modCount++;

    // overflow-conscious code
    // 如果要扩展的容量大于当前的数组的大小，就开始进行扩容操作
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
}
private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length; // 老的容量
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 新的容量是老的容量1.5倍
    // 如果扩容的大小比传入的容量小
    if (newCapacity - minCapacity < 0) 
        newCapacity = minCapacity;
    // 如果扩容的大小大于最大的容量（可能会OOM）
    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);
}

private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
    // int超级超级大会溢出变成负数
    if (minCapacity < 0) // overflow
        throw new OutOfMemoryError();
    return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
        Integer.MAX_VALUE :
        MAX_ARRAY_SIZE;
}

三、set和get

Array的put和get函数就比较简单了，先做index检查，然后执行赋值或访问操作：

public E get(int index) {
    rangeCheck(index);

    return elementData(index);
}
public E set(int index, E element) {
    rangeCheck(index);

    E oldValue = elementData(index);
    elementData[index] = element;
    return oldValue;
}

四、remove

public E remove(int index) {
    rangeCheck(index);

    modCount++;
    E oldValue = elementData(index);

    int numMoved = size - index - 1;
    if (numMoved > 0)
        // 把后面的往前移
        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
    // 把最后的置null
    elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work

    return oldValue;
}

参考资料

Java-ArrayList工作原理及实现