分析目的

        接触了 java 两年，虽然在2015年阅读了一遍 Collection 接口下面的各种实现。但是最近还是想重温一下 jdk 的源代码，同时也想用笔记的方式记录和分享一下学习历程。

        目前初步想把 Collection 和 Map 的源代码都重新阅读分析一遍，以便加深印象理解。其实这也是面试中最常见的问题之一，例如ArratList是如何实现的，ArrayList 和 LinkedList 有什么区别，常见数组扩容的深拷贝和浅拷贝等知识点。本文先讲 ArrayList ，主要围绕着实现原理，然后从构造函数，到增删是如何实现的。

简介：

    1. ArrayList 是基于数组实现的一个队列，因为基于数组，但是相对来说，他比数组更为灵活，因为可以动态扩容，但是效率不如数组（知识点）。

    2. ArrayList 实现了 RandmoAccess 接口，即提供了随机访问功能。RandmoAccess 是 java 中用来被List 实现，为 List 提供快速访问功能的。在 ArrayList 中，我们即可以通过元素的序号快速获取元素对象，这就是快速随机访问。其实就是快速从索引来访问。

    3.ArrayList 实现了Cloneable接口，即覆盖了函数clone()，能被克隆。注意：这里有个知识点是java的深拷贝和浅拷贝，这里需要追踪到Arrays.copy方法。不过这个方法是个native的，需要最终到c++的实现。这点应该也是大厂的面试题之一（知识点）。

    4.ArrayList 实现java.io.Serializable接口，这意味着ArrayList支持序列化，能通过序列化去传输。

    5.ArrayList是线程不安全的，这里经常有对比的就是同一家族下的vector（知识点）。

        首先看结构：

构造函数

1.无参构造

    public ArrayList() {

            this.elementData =DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;

       }

        这里说明，默认构造容量为10的一个arraylist,但是要注意，实际上这里的长度是空的，继续往下看，稍后分析。

2.初始化指定容量的List

首先如果制定的长度大于0，那么初始化一个指定构造函数内，参数大小容量的 object 数组。

如果参数为0，那么设置list置为长度为0的 object 数组。

如果指定长度小于0，那么 new IllegalArgumentException（）异常。

3.接收一个 Collection 作为参数，构造一个List（），这里也说明，只要实现了 Collection 接口的容器，都可以作为参数，传递给 ArrayList() ;

如果当前集合长度不为0，那么调用 Arrays.copyOf（）方法，将参数，复制给当前数组。

否则，将当前数组赋值为空的 object 数组。

这是基础的三个构造函数。

add方法

        add 方法，共有两个 public 方法，供我们调用。方法一接受指定类型的一个元素，方法二在指定的元素索引处增加元素，然后后续的元素索引分别增加1。

方法1

        首先分析方法1，增加一个指定类型的元素。（这里也可以称为范型，是 jdk1.5 新增加的特性）。

        这里调用私有的 private add（）方法，首先判断当前的size，和 List 内的元素长度是否相等，这里假如是第一次添加时，如果条件成立那么进行扩容，或者说是容器的长度存储到数组容量的当前最大索引数时。

接下来看扩容操作，grow（）方法做了哪些事情。

    首先当前容器的 size 增加1。

然后进行数组的 copy 方法，

但是 copy 方法要注意的就是另一个方法，newCapacity（），

        这里照应了，第一个无参的构造函数，是在添加元素时，才会选择初始化10个长度的数组，这也是优化代码的一个小技巧。同时 newCapacity（）方法，返回新的数组长度。

    下面的return之前会判断长度是否为数组的最大长度-8，这里以前的jdk是没有-8操作的，后续可以解释这里为什么-8，当然也可以百度这个问题。最主要的就是要记住，ArrayList的最大长度就是Integer.MAX_VALUE-8，就是整型最大长度-8。

再扩容完之后，接下来介绍 Arrays.copyOf（）方法。    

最终会跟到 native 方法，arraycopy（）

arraycopy,共需要五个参数

Object src : 原数组

int srcPos : 从元数据的起始位置开始

Object dest : 目标数组

int destPos : 目标数组的开始起始位置

int length  : 要copy的数组的长度

例如 ：

有一个数组数据 byte[]  srcBytes = new byte[]{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};  // 源数组

                                    byte[] destBytes = new byte[5]; // 目标数组

我们使用 System.arraycopy 进行转换 (copy) ，System.arrayCopy(srcBytes,0,destBytes ,0,5)

上面这段代码就是 : 创建一个一维空数组,数组的总长度为 10位,然后将srcBytes源数组中 从0位 到 第5位之间的数值 copy 到 destBytes 目标数组中,在目标数组的第0位开始放置.

那么这行代码的运行效果应该是 1,2,3,4,5 。

注意：这里 ArrayList 中目标数组的长度的长度，是永远大于源数组的，因为需要将源数组的所有元素copy到目标数组中，然后返回新的数组。

接下来，将新的元素填充返回新的数组结构中,然后 size+1 。如果添加中没有任何异常发生，则默认返回boolean 为 true 的结果。

方法2

        方法2为，添加元素在数组的指定索引位置。共有两个参数，参数1，int 值为 List 的索引，参数二，为需要添加的元素。

        这里可以理解为插队。比如你去火车站排队，假如你的车要走了，你很急需要插队。这时候你可以直接跑到队伍前面，这时候后面的所有人就都要往后排一个人出去。

add（）

首先这里判断数组内的实际元素数量，和数组容量的size是否相等。如果相等，则进行扩容操作。和上面讲解的扩容操作，做了一件事情。

这里注意一点就是不要把，size 和 this.elementData.length 混淆。

比如：new object（）[10] 

那么 size 为10，但是假如你add 5个元素之后，this.elementData.length 为5

        在前面的基础一些校验和判断相关操作完成后，开始真的数组添加操作，实际上就是这一句话做了实际的事情。

       这里的 arraycopy 就是说的插队操作，每个元素，从 elementData 的 index 需要插入的位置开始截取，然后从 index+1 处开始复制。在复制完之后，将新的元素插入到 index。

remove方法

    方法1    

.、

        首先 Objects.checkIndex(index, size); 这里要校验，删除的index是否合法，例如数组长度为10，你要删除的 index 为12，这里就会抛出异常。

然后将要删除的元素保存起来。在删除成功之后，会把旧的 value return 回去。

开始真正的删除动作

remove（）

        这里继续调用 System.arraycopy（）方法，从原来需要删除的 index+1 开始截取，复制到原来 index的位置。通俗点理解，就是排队时候，前面有一个人因为有事情走了，这样你们后面每个人则可以向前多走一个人的距离，然后队伍最后面设置为 null 。就完成了删除操作。

 方法2

        删除容器内指定的元素,

            首先这里 remove 的元素是否为空，如果为空。则找到数组内为空的元素，并且 beak 出去，，同时i变量记录下了索引。注意：这里也说明，ArrayList 是可以存储 null 的。其实在数组没有填充满时，存储的就是 null ，这里只是加以说明一下。此时，else 内只是找到相同的元素，同样返回索引。然后进行删除。

判断

接下来看具体的删除操作

fastRemove

这里的 fastRemove（快速删除），是怎样快速删除的呢？具体看代码来分析。

        其实是同样的 System.arraycopy() 方法,将当前元素的后面所有元素，从当前指定索引数开始复制。并将最后一个元素内从置为null。

总结：

        ArrayList 大部分都围绕着 arraycopy 方法来实现。其实就是对数组的一种快速操作的方法。只要围绕着这一点，理解 ArrayList 其实还是不难的，只要对方法进行足够细致的拆分。这样就像堆积木一样，得以足够的复用。这里我也只是做到抛砖引玉的作用，因为还有很多的方法没有讲解到，但是道理都是相似的。一切都是围绕着一个主题，就是数组的快速操作，这样理解起来就不难了。

        想要学习的透彻，一定要自己动手根据理解写一份代码出来！！！

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附注：

        我一直觉得自己是个小白，从自己的角度尽可能细致的去分析。希望能给大家还有我自己带来一些收获。