1. ArrayList概述:

ArrayList是List接口的可变数组的实现。实现了所有可选列表操作,并允许包括 null 在内的所有元素。除了实现 List 接口外,此类还提供一些方法来操作内部用来存储列表的数组的大小。
   每个ArrayList实例都有一个容量,该容量是指用来存储列表元素的数组的大小。它总是至少等于列表的大小。随着向ArrayList中不断添加元素,其容量也自动增长。自动增长会带来数据向新数组的重新拷贝,因此,如果可预知数据量的多少,可在构造ArrayList时指定其容量。在添加大量元素前,应用程序也可以使用ensureCapacity操作来增加ArrayList实例的容量,这可以减少递增式再分配的数量。 
   注意,此实现不是同步的。如果多个线程同时访问一个ArrayList实例,而其中至少一个线程从结构上修改了列表,那么它必须保持外部同步。

2. ArrayList的实现:

对于ArrayList而言,它实现List接口、底层使用数组保存所有元素。其操作基本上是对数组的操作。下面我们来分析ArrayList的源代码:

1) 底层使用数组实现:

2) 构造方法: 
   ArrayList提供了三种方式的构造器,可以构造一个默认初始容量为10的空列表、构造一个指定初始容量的空列表以及构造一个包含指定collection的元素的列表,这些元素按照该collection的迭代器返回它们的顺序排列的。

3) 存储: 
   ArrayList提供了set(int index, E element)、add(E e)、add(int index, E element)、addAll(Collection<? extends E> c)、addAll(int index, Collection<? extends E> c)这些添加元素的方法。下面我们一一讲解:

// 将指定的元素插入此列表中的指定位置。
// 如果当前位置有元素,则向右移动当前位于该位置的元素以及所有后续元素(将其索引加1)。
public void add(int index, E element) {
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+", Size: "+size);
// 如果数组长度不足,将进行扩容。
ensureCapacity(size+1); // Increments modCount!!
// 将 elementData中从Index位置开始、长度为size-index的元素,
// 拷贝到从下标为index+1位置开始的新的elementData数组中。
// 即将当前位于该位置的元素以及所有后续元素右移一个位置。
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}
// 按照指定collection的迭代器所返回的元素顺序,将该collection中的所有元素添加到此列表的尾部。
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacity(size + numNew); // Increments modCount
System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
// 从指定的位置开始,将指定collection中的所有元素插入到此列表中。
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException(
"Index: " + index + ", Size: " + size); Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacity(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;
}

4) 读取:

// 返回此列表中指定位置上的元素。
public E get(int index) {
RangeCheck(index); return (E) elementData[index];
}

5) 删除: 
   ArrayList提供了根据下标或者指定对象两种方式的删除功能。如下:

// 移除此列表中指定位置上的元素。
public E remove(int index) {
RangeCheck(index); modCount++;
E oldValue = (E) 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;
}
// 移除此列表中首次出现的指定元素(如果存在)。这是应为ArrayList中允许存放重复的元素。
public boolean remove(Object o) {
// 由于ArrayList中允许存放null,因此下面通过两种情况来分别处理。
if (o == null) {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
// 类似remove(int index),移除列表中指定位置上的元素。
fastRemove(index);
return true;
}
} else {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}

注意:从数组中移除元素的操作,也会导致被移除的元素以后的所有元素的向左移动一个位置。
   6) 调整数组容量: 
   从上面介绍的向ArrayList中存储元素的代码中,我们看到,每当向数组中添加元素时,都要去检查添加后元素的个数是否会超出当前数组的长度,如果超出,数组将会进行扩容,以满足添加数据的需求。数组扩容通过一个公开的方法ensureCapacity(int minCapacity)来实现。在实际添加大量元素前,我也可以使用ensureCapacity来手动增加ArrayList实例的容量,以减少递增式再分配的数量。

从上述代码中可以看出,数组进行扩容时,会将老数组中的元素重新拷贝一份到新的数组中,每次数组容量的增长大约是其原容量的1.5倍。这种操作的代价是很高的,因此在实际使用时,我们应该尽量避免数组容量的扩张。当我们可预知要保存的元素的多少时,要在构造ArrayList实例时,就指定其容量,以避免数组扩容的发生。或者根据实际需求,通过调用ensureCapacity方法来手动增加ArrayList实例的容量。
   ArrayList还给我们提供了将底层数组的容量调整为当前列表保存的实际元素的大小的功能。它可以通过trimToSize方法来实现。代码如下:

public void trimToSize() {
modCount++;
int oldCapacity = elementData.length;
if (size < oldCapacity) {
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
}
}

7) Fail-Fast机制: 
ArrayList也采用了快速失败的机制,通过记录modCount参数来实现。在面对并发的修改时,迭代器很快就会完全失败,而不是冒着在将来某个不确定时间发生任意不确定行为的风险。具体介绍请参考我之前的文章深入Java集合学习系列:HashMap的实现原理 中的Fail-Fast机制。
   8) 关于其他 的一些方法的实现都很简单易懂,读者可参照API文档和源代码,一看便知,这里就不再多说。

[转]ArrayList的实现原理的更多相关文章

  1. ArrayList/Vector的原理、线程安全和迭代Fail-Fast

    疑问 * ArrayList是非线程非安全的,具体是指什么?具体会产生什么问题?* ArrayList的内部原理是什么?为什么可以动态扩容?* Vector是线程安全的,具体是如何实现的?为什么不再推 ...

  2. Java基础知识强化之集合框架笔记23:ArrayList的实现原理

    1. ArrayList的实现原理: 这个可以直接参考网友的博客:http://www.cnblogs.com/ITtangtang/p/3948555.html

  3. Java集合:ArrayList的实现原理

    Java集合---ArrayList的实现原理   目录: 一. ArrayList概述 二. ArrayList的实现 1) 私有属性 2) 构造方法 3) 元素存储 4) 元素读取 5) 元素删除 ...

  4. ArrayList的实现原理

    ArrayList的线性复杂度是1.想确定一个数据,直接通过索引进行访问.实际上这个过程和数组是非常相似的.ArrayList在整个使用过程中,如果想要高效操作,最好设置一个数组的大小.在个数固定的情 ...

  5. 简单复习一下ArrayList的扩容原理

    刚刚跟几个好朋友喝完小酒回家,简单大概复习一下ArrayList的扩容原理,由于头有点小晕,就只大概说一下扩容的原理哈: 首先ArrayList实现了List接口,继承了AbstractList,大家 ...

  6. ArrayList使用及原理

    之前面试时,经常被问到ArrayList的原理,今天整理了一些ArrayList的使用原理和必问的知识点. ArrayList的继承关系 定义一个ArrayList的方法 ArrayList的三个构造 ...

  7. Java集合---ArrayList的实现原理

    目录: 一. ArrayList概述 二. ArrayList的实现 1) 私有属性 2) 构造方法 3) 元素存储 4) 元素读取 5) 元素删除                 6) 调整数组容量 ...

  8. ArrayList的实现原理--转

    1. ArrayList概述: ArrayList是List接口的可变数组的实现.实现了所有可选列表操作,并允许包括 null 在内的所有元素.除了实现 List 接口外,此类还提供一些方法来操作内部 ...

  9. ava集合---ArrayList的实现原理

    一.ArrayList概述 ArrayList是基于数组实现的,是一个动态数组,其容量能自动增长,类似于C语言中的动态申请内存,动态增长内存 ArrayList不是线程安全的,只能用在单线程环境下,多 ...

  10. 集合总结一(ArrayList的实现原理)

    一.概述 一上来,先来看看源码中的这一段注释,我们可以从中提取到一些关键信息: Resizable-array implementation of the List interface. Implem ...

随机推荐

  1. python中的循环以及,continue和break的使用

    循环 目标 程序的三大流程 while 循环基本使用 break 和 continue while 循环嵌套 01. 程序的三大流程 在程序开发中,一共有三种流程方式: 顺序 —— 从上向下,顺序执行 ...

  2. 异常 No module named 'numpy.core._multiarray_umath

    No module named 'numpy.core._multiarray_umath 解决方法: 1. 可能是由于模型保存时出错,导致模型没有保存成功,此时删掉保存的模型即可 2. numpy版 ...

  3. 2010年腾讯前端面试题学习(js部分)

    看了牛人写的回忆文章,里面有2010年腾讯的前端面试题,里面涉及到不少基础性的问题,学习一下:) 原文地址:https://segmentfault.com/a/1190000012998107 js ...

  4. Delphi 10.2.3 新增的TMimeTypes类

    Delphi 10.2.3 新增的TMimeTypes类,利用url中的文件扩展名,可以轻松得到url需要返回的HTTP content-type类型,可以参考这里,现在查看AddDefTypes方法 ...

  5. 安装mongodb的msi步骤

    1.首先从官网 http://www.mongodb.org/download 中下载最新的mongodb的文件包 (本人用的是msi文件) 2.打开msi文件,按照步骤依次完成 3.指定服务器端映射 ...

  6. 存在重复元素(python3)

    存在重复元素(描述一): 给定一个整数数组,判断是否存在重复元素.如果任何值在数组中出现至少两次,函数返回 true:如果数组中每个元素都不相同,则返回 false. 示例 1: 输入: [1,2,3 ...

  7. 前端笔记 (2.CSS)

    知识点借鉴于慕课网,菜鸟教程和w3shool CSS方面: CSS全称为“层叠样式表”,它主要是用于定义HTML内容在浏览器内的显示样式,如文字大小.颜色.字体加粗等. 使用CSS样式的一个好处是通过 ...

  8. npm http-server ubuntu

    Node.js中http-server的使用 使用阿里的npm镜像 国外的npm太慢了.查看一下自己使用的源: npm config get registry 1 应该显示https://regist ...

  9. BT原理分析

    BT全名為BitTorrent,是一個p2p軟件,你在下載download的同時,也在為其他用戶提供上傳upload,因為大家是「互相幫助」,所以不會隨著用戶數的增加而降低下載速度. 其實跟ED也十分 ...

  10. Java中的国际化

    一.什么是国际化? 国际化是指应用程序运行时,可根据客户端请求来自的国家/地区.语言的不同而显示不同的界面. 二.Java如何实现国际化? Java程序的国际化思路是将程序中的标签.提示等信息放在资源 ...