ArrayList

一、对于ArrayList需要掌握的七点内容

ArrayList的创建：即构造器

往ArrayList中添加对象：即add(E)方法

获取ArrayList中的单个对象：即get(int index)方法

删除ArrayList中的对象：即remove(E)方法

遍历ArrayList中的对象：即iterator，在实际中更常用的是增强型的for循环去做遍历

判断对象是否存在于ArrayList中：contain(E)

ArrayList中对象的排序：主要取决于所采取的排序算法（以后讲）

二、源码分析

2.1、ArrayList的创建（常见的两种方式）

List strList =newArrayList();

List strList2 =newArrayList(2);

ArrayList源代码：

基本属性：

//对象数组：ArrayList的底层数据结构privatetransientObject[] elementData;//elementData中已存放的元素的个数，注意：不是elementData的容量privateintsize;

注意：

transient关键字的作用：在采用Java默认的序列化机制的时候，被该关键字修饰的属性不会被序列化。

ArrayList类实现了java.io.Serializable接口，即采用了Java默认的序列化机制

上面的elementData属性采用了transient来修饰，表明其不使用Java默认的序列化机制来实例化，但是该属性是ArrayList的底层数据结构，在网络传输中一定需要将其序列化，之后使用的时候还需要反序列化，那不采用Java默认的序列化机制，那采用什么呢？直接翻到源码的最下边有两个方法，发现ArrayList自己实现了序列化和反序列化的方法

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构造器：

/*** 创建一个容量为initialCapacity的空的（size==0）对象数组*/publicArrayList(intinitialCapacity) {super();//即父类protected AbstractList() {}if(initialCapacity < 0)thrownewIllegalArgumentException("Illegal Capacity:" +initialCapacity);this.elementData =newObject[initialCapacity];

}/*** 默认初始化一个容量为10的对象数组*/publicArrayList() {this(10);//即上边的public ArrayList(int initialCapacity){}构造器}

在我们执行new ArrayList()时，会调用上边的无参构造器，创造一个容量为10的对象数组。

在我们执行new ArrayList(2)时，会调用上边的public ArrayList(int initialCapacity)，创造一个容量为2的对象数组。

注意：

上边有参构造器的super()方法是ArrayList父类AbstractList的构造方法，这个构造方法如下，是一个空构造方法：

protectedAbstractList() {

}

在实际使用中，如果我们能对所需的ArrayList的大小进行判断，有两个好处：

节省内存空间（eg.我们只需要放置两个元素到数组，new ArrayList(2)）

避免数组扩容（下边会讲）引起的效率下降（eg.我们只需要放置大约37个元素到数组，new ArrayList(40)）

2.2、往ArrayList中添加对象（常见的两个方法add(E)和addAll(Collection c)）

2.2.1、add(E)

strList2.add("hello");

ArrayList源代码：

/*** 向elementData中添加元素*/publicbooleanadd(E e) {

ensureCapacity(size+ 1);//确保对象数组elementData有足够的容量，可以将新加入的元素e加进去elementData[size++] = e;//加入新元素e，size加1returntrue;

}

/*** 确保数组的容量足够存放新加入的元素，若不够，要扩容*/publicvoidensureCapacity(intminCapacity) {

modCount++;intoldCapacity = elementData.length;//获取数组大小（即数组的容量）//当数组满了，又有新元素加入的时候，执行扩容逻辑if(minCapacity >oldCapacity) {

Object oldData[]=elementData;intnewCapacity = (oldCapacity * 3) / 2 + 1;//新容量为旧容量的1.5倍+1if(newCapacity < minCapacity)//如果扩容后的新容量还是没有传入的所需的最小容量大或等于（主要发生在addAll(Collection c)中）newCapacity = minCapacity;//新容量设为最小容量elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);//复制新容量}

}

在上述代码的扩容结束后，调用了Arrays.copyOf(elementData, newCapacity)方法，这个方法中：对于我们这里而言，先创建了一个新的容量为newCapacity的对象数组，然后使用System.arraycopy()方法将旧的对象数组复制到新的对象数组中去了。

注意：

modCount变量用于在遍历集合（iterator()）时，检测是否发生了add、remove操作。

2.2.2、addAll(Collection c)

使用方式：

List strList =newArrayList();

strList.add("jigang");

strList.add("nana");

strList.add("nana2");

List strList2 =newArrayList(2);

strList2.addAll(strList);

源代码：

/*** 将c全部加入elementData*/publicbooleanaddAll(Collectionc) {

Object[] a= c.toArray();//将c集合转化为对象数组aintnumNew = a.length;//获取a对象数组的容量ensureCapacity(size + numNew);//确保对象数组elementData有足够的容量，可以将新加入的a对象数组加进去System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);//将对象数组a拷贝到elementData中去size += numNew;//重新设置elementData中已加入的元素的个数returnnumNew != 0;//若加入的是空集合则返回false}

注意:

从上述代码可以看出，若加入的c是空集合，则返回false

ensureCapacity(size + numNew);这个方法在上边讲

System.arraycopy()方法定义如下：

publicstaticnativevoidarraycopy(Object src,intsrcPos, Object dest,intdestPos,intlength);

将数组src从下标为srcPos开始拷贝，一直拷贝length个元素到dest数组中，在dest数组中从destPos开始加入先的srcPos数组元素。

除了以上两种常用的add方法外，还有如下两种：

2.2.3、add(int index, E element)

/*** 在特定位置（只能是已有元素的数组的特定位置）index插入元素E*/publicvoidadd(intindex, E element) {//检查index是否在已有的数组中if(index > size || index < 0)thrownewIndexOutOfBoundsException("Index:"+index+",Size:"+size);

ensureCapacity(size+ 1);//确保对象数组elementData有足够的容量，可以将新加入的元素e加进去System.arraycopy(elementData, index, elementData, index+1, size-index);//将index及其后边的所有的元素整块后移，空出index位置elementData[index] = element;//插入元素size++;//已有数组元素个数+1}

注意：

index<=size才行，并不是index

2.2.4、set(int index, E element)

/*** 更换特定位置index上的元素为element，返回该位置上的旧值*/publicE set(intindex, E element) {

RangeCheck(index);//检查索引范围E oldValue = (E) elementData[index];//旧值elementData[index] = element;//该位置替换为新值returnoldValue;//返回旧值}

2.3、获取ArrayList中的单个对象（get(int index)）

实现方式：

ArrayList strList2 =newArrayList(2);

strList2.add("hello");

strList2.add("nana");

strList2.add("nana2");

System.out.println(strList2.get(0));

源代码：

/*** 按照索引查询对象E*/publicE get(intindex) {

RangeCheck(index);//检查索引范围return(E) elementData[index];//返回元素，并将Object转型为E}

/*** 检查索引index是否超出size-1*/privatevoidRangeCheck(intindex) {if(index >=size)thrownewIndexOutOfBoundsException("Index:"+index+",Size:"+size);

}

注：这里对index进行了索引检查，是为了将异常内容写的详细一些并且将检查的内容缩小（index<0||index>=size，注意这里的size是已存储元素的个数）；

事实上不检查也可以，因为对于数组而言，如果index不满足要求（index<0||index>=length，注意这里的length是数组的容量）,都会直接抛出数组越界异常，而假设数组的length为10，当前的size是2，你去计算array[9]，这时候得出是null，这也是上边get为什么减小检查范围的原因。

2.4、删除ArrayList中的对象

2.4.1、remove(Object o)

使用方式：

strList2.remove("hello");

源代码：

/*** 从前向后移除第一个出现的元素o*/publicbooleanremove(Object o) {if(o ==null) {//移除对象数组elementData中的第一个nullfor(intindex = 0; index < size; index++)if(elementData[index] ==null) {

fastRemove(index);returntrue;

}

}else{//移除对象数组elementData中的第一个ofor(intindex = 0; index < size; index++)if(o.equals(elementData[index])) {

fastRemove(index);returntrue;

}

}returnfalse;

}/** 删除单个位置的元素，是ArrayList的私有方法*/privatevoidfastRemove(intindex) {

modCount++;intnumMoved = size - index - 1;if(numMoved > 0)//删除的不是最后一个元素System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index,numMoved);//删除的元素到最后的元素整块前移elementData[--size] =null;//将最后一个元素设为null，在下次gc的时候就会回收掉了}

2.4.2、remove(int index)

使用方式：

strList2.remove(0);

源代码：

/*** 删除指定索引index下的元素，返回被删除的元素*/publicE remove(intindex) {

RangeCheck(index);//检查索引范围E oldValue= (E) elementData[index];//被删除的元素fastRemove(index);returnoldValue;

}

注意：

remove(Object o)需要遍历数组，remove(int index)不需要，只需要判断索引符合范围即可，所以，通常：后者效率更高。

2.5、判断对象是否存在于ArrayList中（contains(E)）

源代码：

/*** 判断动态数组是否包含元素o*/publicbooleancontains(Object o) {returnindexOf(o) >= 0;

}/*** 返回第一个出现的元素o的索引位置*/publicintindexOf(Object o) {if(o ==null) {//返回第一个null的索引for(inti = 0; i < size; i++)if(elementData[i] ==null)returni;

}else{//返回第一个o的索引for(inti = 0; i < size; i++)if(o.equals(elementData[i]))returni;

}return-1;//若不包含，返回-1}/*** 返回最后一个出现的元素o的索引位置*/publicintlastIndexOf(Object o) {if(o ==null) {for(inti = size - 1; i >= 0; i--)if(elementData[i] ==null)returni;

}else{for(inti = size - 1; i >= 0; i--)if(o.equals(elementData[i]))returni;

}return-1;

}

注意：

indexOf(Object o)返回第一个出现的元素o的索引；lastIndexOf(Object o)返回最后一个o的索引

2.6、遍历ArrayList中的对象（iterator()）

使用方式：

List strList =newArrayList();

strList.add("jigang");

strList.add("nana");

strList.add("nana2");

Iterator it =strList.iterator();while(it.hasNext()) {

System.out.println(it.next());

}

源代码：iterator()方法是在AbstractList中实现的，该方法返回AbstractList的一个内部类Itr对象

publicIteratoriterator() {returnnewItr();//返回一个内部类对象}

Itr：

privateclassItrimplementsIterator{intcursor = 0;//标记位：标记遍历到哪一个元素intexpectedModCount = modCount;//标记位：用于判断是否在遍历的过程中，是否发生了add、remove操作//检测对象数组是否还有元素publicbooleanhasNext() {returncursor != size();//如果cursor==size，说明已经遍历完了，上一次遍历的是最后一个元素}//获取元素publicE next() {

checkForComodification();//检测在遍历的过程中，是否发生了add、remove操作try{

E next= get(cursor++);returnnext;

}catch(IndexOutOfBoundsException e) {//捕获get(cursor++)方法的IndexOutOfBoundsExceptioncheckForComodification();thrownewNoSuchElementException();

}

}//检测在遍历的过程中，是否发生了add、remove等操作finalvoidcheckForComodification() {if(modCount != expectedModCount)//发生了add、remove操作,这个我们可以查看add等的源代码，发现会出现modCount++thrownewConcurrentModificationException();

}

}

遍历的整个流程结合"使用方式"与"Itr的注释"来看。注：上述的Itr我去掉了一个此时用不到的方法和属性。

三、总结

ArrayList基于数组方式实现，无容量的限制（会扩容）

添加元素时可能要扩容（所以最好预判一下），删除元素时不会减少容量（若希望减少容量，trimToSize()），删除元素时，将删除掉的位置元素置为null，下次gc就会回收这些元素所占的内存空间。

线程不安全

add(int index, E element)：添加元素到数组中指定位置的时候，需要将该位置及其后边所有的元素都整块向后复制一位

get(int index)：获取指定位置上的元素时，可以通过索引直接获取（O(1)）

remove(Object o)需要遍历数组

remove(int index)不需要遍历数组，只需判断index是否符合条件即可，效率比remove(Object o)高

contains(E)需要遍历数组

做以上总结，主要是为了与后边的LinkedList作比较。