ArrayList源码分析

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  终于可以开始分析第一个具体的类,我们对ArrayList应该非常面熟了,不管你是否了解它是如何实现的,
但是我们到处都使用到它。
   声明如下:

 public class ArrayList extends AbstractList implements List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

有关AbstractList:http://blog.csdn.net/treeroot/archive/2004/09/14/104743.aspx
有关List:    http://blog.csdn.net/treeroot/archive/2004/09/14/104638.aspx
有关RandomAccess:http://blog.csdn.net/treeroot/archive/2004/09/14/104538.aspx
有关Cloneable :http://blog.csdn.net/treeroot/archive/2004/09/07/96936.aspx
有关java.io.Serializeable: 主要用于对象序列化。

private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
版本控制

private transient Object elementData[];
内部结构,原来就是一个数组,这里不让它串行化。

private int size;
该列表的大小,也就是元素个数。

public ArrayList(int initialCapacity) {
  super();
  if (initialCapacity < 0)
    throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+initialCapacity);
  this.elementData = new Object[initialCapacity];
}
构造函数,初始化内部数组为指定大小,注意列表是空的。

public ArrayList() {
  this(10);
}
默认初始话内部数组大小为10,为什么是10是没有理由的,可能比较合适吧。

public ArrayList(Collection c) {
  size = c.size();
  // Allow 10% room for growth
  elementData = new Object[(int)Math.min((size*110L)/100,Integer.MAX_VALUE)];
  c.toArray(elementData);
}
通过一个集合来初始话该ArrayList,内部数组申请的空间比c大,主要是为了提高效率。注意到c.toArray(elementData)
方法的调用,这里肯定不会生成新的数组,如果用elementData=c.toArray()效率就差不少了。另外这里调用了Math的静态
方法min来获得较小值。

public void trimToSize() {
  modCount++;
  int oldCapacity = elementData.length;
  if (size < oldCapacity) {
    Object oldData[] = elementData;
    elementData = new Object[size];
    System.arraycopy(oldData, 0, elementData, 0, size);
  }
}
这个方法去掉多余的空间,使内部数组的大小刚好等于ArrayList的size(),这个方法需要重新分配空间,而已需要一个数组
拷贝过程(arraycopy是一个native方法,用的比较多),一般情况下这个方法很少被调用。

public void ensureCapacity(int minCapacity) {
  modCount++;
  int oldCapacity = elementData.length;
  if (minCapacity > oldCapacity) {
    Object oldData[] = elementData;
    int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;
    if (newCapacity < minCapacity)
      newCapacity = minCapacity;
    elementData = new Object[newCapacity];
    System.arraycopy(oldData, 0, elementData, 0, size);
  }
}
这个方法来扩大ArrayList的容量,使它至少能容纳minCapacity个元素,如果数组容量大于该值,什么也不做。否则按某个
算法(1.5倍加1)增加,如果不够minCapacity大的话,就设置为minCapacity。这个方法在add和addAll方法中都要调用,
这里为什么设置为public呢?因为每次重新分配空间都是比较消耗时间的(new操作还要arrayCopy),如果能预计可能的大小
的话,这个方法就有比较的灵活性。虽然该扩容算发已经比较好,但是还是可以通过自己的控制提高效率,这个方法为程序员
带来的方便。
eg1:
ArrayList al=new ArrayList();
for(int i=0;i<100;i++){
  Object obj=new Object();
  al.add(obj);
}
eg2(更高效):
ArrayList al=new ArrayList(100);
for(int i=0;i<100;i++){
  Object obj=new Object();
  al.add(obj);
}
或者
ArrayList al=new ArrayList();
al.ensureCapacity(100);
for(int i=0;i<100;i++){
  Object obj=new Object();
  al.add(obj);
}

public int size() {
  return size;
}
返回大小

public boolean isEmpty() {
  return size == 0;
}
是否为空

public boolean contains(Object elem) {
  return indexOf(elem) >= 0;
}
是否包含指定元素,调用的是indexOf()方法。

public int indexOf(Object elem) {
  if (elem == null) {
    for (int i = 0; i < size; i++)
      if (elementData[i]==null)
        return i;
  } else {
    for (int i = 0; i < size; i++)
      if (elem.equals(elementData[i]))
        return i;
  }
  return -1;
}
这个方法遍历列表(数组0..size-1)

public int lastIndexOf(Object elem) {
  if (elem == null) {
    for (int i = size-1; i >= 0; i--)
      if (elementData[i]==null)
        return i;
  } else {
    for (int i = size-1; i >= 0; i--)
      if (elem.equals(elementData[i]))
        return i;
  }
  return -1;
}
这个方法和上面的基本一样,顺序不一样而已。

public Object clone() {
  try {
    ArrayList v = (ArrayList)super.clone();
    v.elementData = new Object[size];
    System.arraycopy(elementData, 0, v.elementData, 0, size);
    v.modCount = 0;
    return v;
  } catch (CloneNotSupportedException e) {
  // this shouldn't happen, since we are Cloneable
    throw new InternalError();
  }
} 
覆盖Object中的clone()方法,实现clone,注意这里是一个浅拷贝,两个ArrayList中的数组中的元素
是相同的,因为System.arraycopy就是浅拷贝。

public Object[] toArray() {
  Object[] result = new Object[size];
  System.arraycopy(elementData, 0, result, 0, size);
  return result;
}
返回ArrayList元素的一个数组,注意这里虽然生成了一个新的数组,但是数组元素和集合中的元素是共享的,
Collection接口中说这个是安全的是不严格的,下面的例子演示了这个效果。
eg1:
ArrayList al=new ArrayList();
al.add(new StringBuffer("hello"));
Object[] a=al.toArray();
StringBuffer sb=(StringBuffer)a[0];
sb.append("changed");         //改变数组元素同样也改变了原来的ArrayList中的元素
System.out.println(al.get(0));    
这里不要用String来代替StringBuffer,因为String是常量。

public Object[] toArray(Object a[]) {
  if (a.length < size)
    a = (Object[])java.lang.reflect.Array.newInstance(a.getClass().getComponentType(), size);
   System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);
   if (a.length > size)
      a[size] = null;
   return a;
}
这个方法有可能不需要生成新的数组,注意到如果数组a容量过大,只在size处设置为null。

public Object get(int index) {
  RangeCheck(index);
  return elementData[index];
}
可以看随机访问效率是很高的,和数组的索引访问是一样的,方式设计到索引值都会先检查。

public Object set(int index, Object element) {
  RangeCheck(index);
   Object oldValue = elementData[index];
  elementData[index] = element;
  return oldValue;
}
更新指定位置的值,并访问原来的值。

public boolean add(Object o) {
  ensureCapacity(size + 1); // Increments modCount!!
  elementData[size++] = o;
  return true;
}
添加一个新的元素到末尾,前面说道新增方法都要先调用ensureCapacity方法,这里没有调用add(size,o)方法。

public void add(int index, Object element) {
  if (index > size || index < 0)
   throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+", Size: "+size);
   ensureCapacity(size+1); // Increments modCount!!
  System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,size - index);
  elementData[index] = element;
  size++;
}
在指定位置插入元素,指定元素和后面的元素后移。

public Object remove(int index) {
  RangeCheck(index);
   modCount++;
  Object oldValue = elementData[index];
   int numMoved = size - index - 1;
  if (numMoved > 0)
    System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,numMoved);
  elementData[--size] = null; // Let gc do its work
   return oldValue;
}
删除指定位置的元素,后面的元素前移,返回被删除的元素,这里要注意的elementData[--size]=null这条语句,
如果不这样的话,就有可能造成内存泄露,因为该对象其实已经没有用,但是内部还有一个它的引用,如果不设置
为null,GC就无法回收这个空间,积累多了就有可能造成内存泄露,这里只说有可能,而不是一定。

public void clear() {
  modCount++;
  // Let gc do its work
  for (int i = 0; i < size; i++)
    elementData[i] = null;
   size = 0;
}
这段代码比较高效,这里也必须设置为空引用,理由同上。

public boolean addAll(Collection c) {
  modCount++;
  int numNew = c.size();
  ensureCapacity(size + numNew);
   Iterator e = c.iterator();
  for (int i=0; i

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