本篇主要分析ArrayList的自动扩容机制,add和remove的相关方法。

  作为一个list,add和remove操作自然是必须的。

  前面说过,ArrayList底层是使用Object数组实现的。数组的特性是大小固定,这个特性导致的后果之一就是,当ArrayList中成员个数超过capacity后,就需要重新分配一个大的数组,并将原来的成员拷贝到新的数组之中。

  add操作前都需要保证capacity足够,因此扩容机制和add放在一起讲解。

1.ArrayList的自动扩容机制

  ArrayList有两个概念,capacity和size。capacity就是底层Object数组的length,表示能容纳的最大成员数;size则表示已经存储的成员数,可以通过size()函数获取。

    /**
     * Returns the number of elements in this list.
     *
     * @return the number of elements in this list
     */
    public int size() {
        return size;
    }

  有时我们需要保证ArrayList的capacity能满足一个最小值,比如ArrayList的当前capacity为10,且size也为10,这时需要插入一个成员,就要保证ArrayList的capacity至少为11。这时就需要ArrayList的扩容机制发挥作用。

  ArrayList的扩容相关方法如下:

  /**       * Increases the capacity of this <tt>ArrayList</tt> instance, if
     * necessary, to ensure that it can hold at least the number of elements
     * specified by the minimum capacity argument.
     * 如果必须,函数增加ArrayList的容量,以确保至少可以容纳minCapacity指定的成员数量。
     * @param   minCapacity   the desired minimum capacity
     */
    public void ensureCapacity(int minCapacity) {
        int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)
            // any size if not default element table
            ? 0
            // larger than default for default empty table. It's already
            // supposed to be at default size.
            : DEFAULT_CAPACITY;

        if (minCapacity > minExpand) {
            ensureExplicitCapacity(minCapacity);
        }
    }

    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }

        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

  上面三个方法都比较简单,关键在于ensureExplicitCapacity()方法中调用的grow()方法,正是这个方法实现了扩容:

    /**
     * Increases the capacity to ensure that it can hold at least the
     * number of elements specified by the minimum capacity argument.
     *
     * @param minCapacity the desired minimum capacity
     */
    private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        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);
    }

  当调用grow()方法时,已经确定要进行扩容了,所以grow()中不再进行是否进行扩容的判断。

  oldCapacity存储旧容量值,新的容量值newCapacity取(1+0.5)倍的oldCapacity大小,如下:

int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

  如果newCapacity仍然小于期望扩充的最小值minCapacity,newCapacity取minCapacity的大小;否则就取(1+0.5)倍的oldCapacity大小。

  如果计算得到的newCapacity比MAX_ARRAY_SIZE还大,就需要调用hugeCapacity()方法进行处理。

    private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }

最后,将原来数组中的成员拷贝到新的数组中。

简言之,当minCapacity大于ArrayList的capacity时,就将数组的长度扩充到原来的1.5倍,如果这个值还是小于minCapacity,就取minCapacity作为新的capacity。

ArrayList的扩容机制提高了性能,如果每次只扩充一个,那么频繁的插入会导致频繁的拷贝,降低性能,而ArrayList的扩容机制避免了这种情况。

2.add操作

ArrayList操作都调用了上面的ensureCapacityInternal(),先保证ArrayList的capacity足够大(至少为size+1),所以可能发生了数组的复制,也可能没有发生。

所有的add相关的方法都修改了size的值,因此modCount值也会增加。

ArrayList共有四个add相关的方法,前两个用来添加单个成员,后两个用来将一个Collection的所有成员添加到ArrayList中:

1)在ArrayList末尾添加一个成员

    /**
     * Appends the specified element to the end of this list.
     *
     * @param e element to be appended to this list
     * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
     */
    public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

这个方法比较容易理解,先保证capacity足够,然后在ArrayList的末尾添加成员,返回类型为boolean。

2)在指定位置插入一个成员

    /**
     * Inserts the specified element at the specified position in this
     * list. Shifts the element currently at that position (if any) and
     * any subsequent elements to the right (adds one to their indices).
     *
     * @param index index at which the specified element is to be inserted
     * @param element element to be inserted
     * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
     */
    public void add(int index, E element) {
        rangeCheckForAdd(index);

        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                         size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }

这个方法在index的位置插入成员element:

  先调用 rangeCheckForAdd 对index进行界限检查;

  然后调用 ensureCapacityInternal 方法保证capacity足够大;

  再将从index开始之后的所有成员后移一个位置;

  将element插入index位置;

  最后size加1。

3)将一个Collection的所有成员都添加到ArrayList的末尾

    /**
     * Appends all of the elements in the specified collection to the end of
     * this list, in the order that they are returned by the
     * specified collection's Iterator.  The behavior of this operation is
     * undefined if the specified collection is modified while the operation
     * is in progress.  (This implies that the behavior of this call is
     * undefined if the specified collection is this list, and this
     * list is nonempty.)
     *
     * @param c collection containing elements to be added to this list
     * @return <tt>true</tt> if this list changed as a result of the call
     * @throws NullPointerException if the specified collection is null
     */
    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        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;
    }

这个方法只有一个参数,默认将Collection的所有成员都添加到ArrayList的末尾:

  先将Collection转换为数组a;

  确保ArrayList的capacity足够大(至少size+a.length);

  将数组a的所有成员拷贝到ArrayList的末尾;

size增加Collection的成员个数, 并返回Collection成员个数。

4)将一个Collection的所有成员插入到ArrayList的指定位置

    /**
     * Inserts all of the elements in the specified collection into this
     * list, starting at the specified position.  Shifts the element
     * currently at that position (if any) and any subsequent elements to
     * the right (increases their indices).  The new elements will appear
     * in the list in the order that they are returned by the
     * specified collection's iterator.
     *
     * @param index index at which to insert the first element from the
     *              specified collection
     * @param c collection containing elements to be added to this list
     * @return <tt>true</tt> if this list changed as a result of the call
     * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
     * @throws NullPointerException if the specified collection is null
     */
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        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;
    }

这个方法需要注意的是,需要将index位置以及这之后的(size-index)个成员后移numNew位,空出numNew个位置,以便存放Collection中的numNew个成员。

ArrayList源码解析(二)自动扩容机制与add操作的更多相关文章

  1. Java ArrayList源码分析(含扩容机制等重点问题分析)

    写在最前面 这个项目是从20年末就立好的 flag,经过几年的学习,回过头再去看很多知识点又有新的理解.所以趁着找实习的准备,结合以前的学习储备,创建一个主要针对应届生和初学者的 Java 开源知识项 ...

  2. ArrayList源码解析(二)

    欢迎转载,转载烦请注明出处,谢谢. https://www.cnblogs.com/sx-wuyj/p/11177257.html 自己学习ArrayList源码的一些心得记录. 继续上一篇,Arra ...

  3. 顺序线性表 ---- ArrayList 源码解析及实现原理分析

    原创播客,如需转载请注明出处.原文地址:http://www.cnblogs.com/crawl/p/7738888.html ------------------------------------ ...

  4. Mybatis源码解析(二) —— 加载 Configuration

    Mybatis源码解析(二) -- 加载 Configuration    正如上文所看到的 Configuration 对象保存了所有Mybatis的配置信息,也就是说mybatis-config. ...

  5. 面试必备:ArrayList源码解析(JDK8)

    面试必备:ArrayList源码解析(JDK8) https://blog.csdn.net/zxt0601/article/details/77281231 概述很久没有写博客了,准确的说17年以来 ...

  6. ArrayList源码解析--值得深读

    ArrayList源码解析 基于jdk1.8 ArrayList的定义 类注释 允许put null值,会自动扩容: size isEmpty.get.set.add等方法时间复杂度是O(1): 是非 ...

  7. ArrayList源码解析

    ArrayList简介 ArrayList定义 1 public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements L ...

  8. Java中的容器(集合)之ArrayList源码解析

    1.ArrayList源码解析 源码解析: 如下源码来自JDK8(如需查看ArrayList扩容源码解析请跳转至<Java中的容器(集合)>第十条):. package java.util ...

  9. Sentinel源码解析二(Slot总览)

    写在前面 本文继续来分析Sentinel的源码,上篇文章对Sentinel的调用过程做了深入分析,主要涉及到了两个概念:插槽链和Node节点.那么接下来我们就根据插槽链的调用关系来依次分析每个插槽(s ...

随机推荐

  1. 老李推荐:第14章1节《MonkeyRunner源码剖析》 HierarchyViewer实现原理-面向控件编程VS面向坐标编程

    老李推荐:第14章1节<MonkeyRunner源码剖析> HierarchyViewer实现原理-面向控件编程VS面向坐标编程   poptest是国内唯一一家培养测试开发工程师的培训机 ...

  2. dotNet的体系结构介绍

    一.公共语言运行库 .NET Framework 的核心是其运行库执行环境,称为Common Language Run,通常在CLR控制下运行的代码称为托管代码(由GC进行资源管理和回收),还有一部分 ...

  3. 《Algorithms Unlocked》读书笔记1——循环和递归

    <Algorithms Unlocked>是 <算法导论>的合著者之一 Thomas H. Cormen 写的一本算法基础. 书中没有涉及编程语言,直接用文字描述算法,我用 J ...

  4. 《Python自然语言处理》第二章-习题解答-练习6

    问题描述:在比较词表的讨论中,创建一个对象叫做translate,通过它你可以使用德语和意大利语词汇查找对应的英语词汇.这种方法可能会出现什么问题,你能提出一个办法来避免这个问题吗? 虽然这是一道初级 ...

  5. Mybatis(一) mybatis入门

    学习了hibernate这个持久层框架之后,在来学习Mybatis简直是无压力,因为Mybatis入门门栏很低,如果学习过了hibernate的话,对于Mybatis的学习很简单了,如果没学习过hib ...

  6. Eclipse 中 Java 项目中 .settings 文件夹作用

    今天工作时,因对 .settings 文件夹误操作,耗时 6 个多小时,才了解到原因就出在 .settings 文件夹.经查阅资料,对 .settings 做如下整理: 就如setting这个名字,就 ...

  7. git-ftp 用git管理ftp空间

    ftp管理不能实现版本控制,而且多电脑工作时,同步很成问题. git-ftp可以完美的解决问题 下面是我的趟坑之路,本机的环境是win10,首先你的机器得装有git. git-ftp的地址https: ...

  8. Ubuntu中文本地化后字体改变

    ubuntu中文本地化后会安装2个字体 fonts-arphic-ukai fonts-arphic-uming 找到这两个字体删除之.. sudo apt- get remove fonts-arp ...

  9. js中元素(图片)切换和隐藏显示问题

    这个知识点其实也简单,(当然是在理清思路的情况下),在没预习的情况下听的还真是艰难,上课以来唯一的一次懵逼了一天,感觉乱乱的,全是新属性,所以今晚的我破天荒的熬夜敲代码,一定要弄懂! 现在就来梳理下头 ...

  10. Docker改名为Moby了吗?

    背景 在DockerCon17上,Docker发布了两个新的开源项目LinuxKit和Moby.而原来在Github上托管的docker也随着PR #32691的合入正式变为Moby.这究竟是什么情况 ...