java基础源码 (6)--ArrayListt类

原作出处：https://www.cnblogs.com/leesf456/p/5308358.html

简介：

　　1、ArrayList是一个数组队列，相当于动态数组。与java中的数组相比，它的容量能动态增长，它继承与AbstractList,实现List,RandomAccess,Cloneable,java.io.Serizlizable这些接口

　　2、ArrayList继承AbstractList，实现了List，它是一个数组队列，提供了相关的增、删、改、遍历等功能

　　3、ArrayList实现了RandomAccess接口，即提供了随机访问功能。RandomAccess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。

　　4、ArrayList实现了Cloneable接口，即覆盖了函数clone（），能被克隆

　　5、ArrayList实现了java.io.Serizlizable接口，这意味着ArrayList支持序列化，能通过序列化去传输。

　　6、ArrayList不是线程安全的，在单线程中才使用

数据结构：参考API1.8文档 的ArrayList

java.lang.Object
    java.util.AbstractCollection<E>
        java.util.AbstractList<E>
            java.util.ArrayList<E> 
 
All Implemented Interfaces:
Serializable ， Cloneable ， Iterable <E>， Collection <E>， List <E>， RandomAccess 

ArrayList构造函数：参考API1.8文档 的ArrayList

ArrayList()
构造一个初始容量为十的空列表。
ArrayList(Collection<? extends E> c)
构造一个包含指定集合的元素的列表，按照它们由集合的迭代器返回的顺序。
ArrayList(int initialCapacity)
构造具有指定初始容量的空列表。  

ArrayList包含了两个重要的对象：

　　1、elementData：

　　　　elementData是“Object []类型的数组”，它保存了添加到ArrayList中的元素。实际上，elementData是个动态数组，我们能通过构造函数ArrayList(int initialCapacity)来执行它的初始容量为initialCapacity;如果通过不含参数的构造函数ArrayList（）来创建ArrayList，则elementData的容量默认是10，elementData数组的大小会根据ArrayList容量的增长而动态的增长

　　2、size：

　　　　size则是动态数组的实际大小。

源码解析：

　　类属性：类属性中核心的属性为elementData,类型为Object[],用于存放实际元素，并且被标记为transient，也就意味着在序列化的时候，此字段是不会被序列化的　

　//序列版本号
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
　　　　//初始容量为10
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
　　　　//空对象数组
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
　　　　//（无参）缺省空对象数组
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
　　　　//元素数组
    transient Object[] elementData;
　　　　//实际元素大小
    private int size;
　　　　//最大数组容量
 
　　private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

　　类构造器：

//指定elementData数组大小，不允许初始化大小，小于0，否则抛异常
public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) {//初始容量大于0
            this.elementData = new Object[initialCapacity];//根据传入initalCapacity初始化元素数组
        } else if (initialCapacity == 0) {//初始容量为0
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;//将属性的空对象赋值给元素数组
        } else {//小于0，抛异常
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }
 
    /**
     *当为指定初始化大小时，会给elementData赋值为空集合
　　*/
 public ArrayList() {

　　　　　　//将属性的无参空对象数组赋值给元素数组
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
　　//党传递的参数为集合类型时，会把集合类型转为数组类型，并赋值给elementData
    public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        elementData = c.toArray();//转为数组并赋值给元素数组
        if ((size = elementData.length) != 0) {//判断参数为非空集合
            // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
            if (elementData.getClass() != Object[].class)//是否成功转为Object类型数组
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);//不为Object数组的话就进行复制
        } else {//判断参数为空，则将空对象数组赋值给元素数组
            // replace with empty array.
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    }

核心函数：

　　1、add：

　　　　在add函数还有ensureCapacityInternal，此函数可以理解为确保elementData数组有合适的大小。

    public boolean add(E e) {//添加元素
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

　　1.1、ensureCapacityInternal：

　　　　在ensureCapacityInternal方法中ensureExplicitCapacity是为了确保elementData元素数组有合适的大小

   private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
　　　　
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {//判断元素数组是否为空
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);//取较大值
        }
 
        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

　　1.2、ensureExplicitCapacity：

　　　　grow方法才会对数组进行扩容，1.1、1.2都只是过程，最后完成实际扩容操作是grow方法

  private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;//结构性修改+1
 
        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

　　1.3、grow：

　　　　正常情况下会扩容1.5倍，特殊情况下（新扩展数组大小已达到最大值）则只取最大值

    private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;//元素数组大小（旧容量）
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//新容量为旧容量的1.5倍
        if (newCapacity - minCapacity < 0)//新容量小于参数指定容量，修改新容量
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)//新容量大于最大容量
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);//指定新的容量
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

　　2、set：设定指定下标索引的元素值

public E set(int index, E element) {
        rangeCheck(index);//检验索引是否合法，否则抛异常
 
        E oldValue = elementData(index);//旧值
        elementData[index] = element;//赋新值
        return oldValue;//返回旧值
    }

　　3、indexOf：

　　　　从头开始查找与指定元素相等的元素。注意是可以查找Null元素的，意味着ArrayList中可以存放null元素的。与此对应的lastIndexOf,表示从尾部开始查找

//从首开始查找数组里面是否存在指定元素  
  public int indexOf(Object o) {
        if (o == null) {//判断元素是否为空
            for (int i = 0; i < size; i++)//遍历数组
                if (elementData[i]==null)//找到第一个为空的元素
                    return i;//返回它的下标
        } else {//元素不为空
            for (int i = 0; i < size; i++)//遍历数组
                if (o.equals(elementData[i]))//找到第一个和指定元素相等的元素
                    return i;//返回下标
        }
　　　　
        return -1;//没有找到，返回-1
    }

　　4、get

　　　get方法会检查索引是否合法（只检查是否大于size,而没有检查是否小于0）

  public E get(int index) {
        rangeCheck(index);//检验索引是否合法
 
        return elementData(index);
    }

　　4.1 、elementData:

　　　　返回值都经过了向下 转型（Object(elementData元素数组是Object类型的)->E），这些是对我们应用程序屏蔽的小细节

   E elementData(int index) {
        return (E) elementData[index];
    }

　　5、remove:

　　　　移除指定下标的元素，此时会把指定下标到数组末尾的元素向前移动一个单位，并且会把数组最后一个元素设置为NUll，这样是为了方便之后将这个数组不被使用时，会被GC（垃圾回收），可以做为小的技巧使用

    public E remove(int index) {
        rangeCheck(index);//检查索引是否合法
 
        modCount++;
        E oldValue = elementData(index);
 
        int numMoved = size - index - 1;//需要移动的元素的个数
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
　　　　//赋值为空，有利于进行GC（垃圾回收）
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
　　　　//返回旧值
        return oldValue;
    }