ArrayList类
- 简介
- 类层次结构
- 构造
- 无参构造
- 有参构造
- 添加元素
- add：添加/插入一个元素
- addAll:添加集合中的元素
- 扩容
- mount与迭代器
- 其他常见方法
- 不常见方法
- 不常见方法的源码和小介绍
- 常见方法的源码和小介绍
- 积累面试题
- ArrayList是什么？可以用来干嘛？
- ArrayList 的默认长度
- ArrayList如何扩容
- ArrayList频繁扩容导致性能下降该怎么办
- 什么情况下你会使用ArrayList？什么时候你会选择LinkedList？
- ArrayList的插入或删除一定比LinkedList慢吗
写在前面:
第一次写源码分析，感觉写起来，不知道从何下手，不过慢慢的也就写完了，也不知道条理怎么样，内容应该还是都说了。希望能对ArrayList的理解有所帮助.
本文通过ArrayList对动态数组的实现/生命周期来进行源码的解析。会列举源码并注释代码的作用。但不会讲述动态数组的实现过程，实现过程在数组–java–动态数组已经写过了
明天在继续写
本文内容包括：
- 源码分析
- 扩容机制
- 迭代器
- 面试题
简介
此类是 Java 集合框架的成员。 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。使用量很大，所以作为第一个进行源码分析的类。
类层次结构
继承于AbstractList抽象类
实现了：- List
有序集合（也称为 序列）的接口 - RandomAccess
标记性接口，使得随机访问比迭代器快 - Cloneable
标记性接口，克隆
所以重写clone方法完成浅克隆 - java.io.Serializable
标记性接口，序列化
构造
ArrayList的构造方法一共有3个
无参构造
elementData代表着的就是存储元素的数组了。
transient关键字代表着其不能被序列化
注释上写着构造一共初始容量为10的空列表。但是我们打开DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA这个类查看。很明显，这就是一个空数组，所以最开始的数组大小就是0。
这个也算是慢初始，因为可能构造了不用，所以设置为空就会减少空间的浪费。
但为什么要这么写呢？
我们可以看到这样一个属性，我们在扩容的时候用到这个，会导致无参构造扩容后就会是10.而在调用add后动态的初始化。
有参构造
根据你传入的参数来构建大小，如果为0则会赋值一个空数组(但是这个和无参的不一样)
这个构造先判断传入集合的大小，如果为空则设置为空数组。
如果不为空则判断是否的ArrayList类，是则直接赋值了，不是则进行拷贝。
添加元素
add：添加/插入一个元素
这里和jdk8会不一样
modCount继承于AbstractList，记录着集合的修改次数
然后调用了add(E e, Object[] elementData, int s)方法(jdk8直接实现出来了，而不是抽取方法)
返回一个true代表添加成功
这段代码是很平常的添加代码，有意思的是这个注释。
查阅资料发现，当方法字节码大小小于35的时候，会进行方法内联
而这个操作由c1编译器进行。c1编译器(适用于执行时间较短或对启动性能有要求的程序)会比c2要快，所以可以让这个add成为热点，而被优化。
这个部分应该属于JIT优化。
public void add(int index, E element)
/** 在此列表中的指定位置插入指定的元素。将当前位于该位置的元素（如果有）和任何后续元素向右移动（将一个元素添加到其索引中）。 形参: index – 要插入指定元素的索引 element – 要插入的元素 抛出: IndexOutOfBoundsException – 如果索引超出范围 （index < 0 || index > size()） **/ public void add(int index, E element) { rangeCheckForAdd(index); // 进行index范围的检查，超出范围会抛出异常 modCount++; final int s; Object[] elementData; if ((s = size) == (elementData = this.elementData).length) elementData = grow();//赋值并且检查是否需要扩容 System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, s - index);// 拷贝插入点前后的元素 elementData[index] = element; // 插入点赋值 size = s + 1; }addAll:添加集合中的元素
扩容
扩容判断
if (s == elementData.length) 则扩容这个是扩容的通用代码。
记录了旧容量后，如果不是默认空数组，或者容量大于0则if成立。
这里就是默认空数组和其他构造的空数组的区别了：如果是默认空数组则走初始容量为10的路线，否则则按照1.5倍扩容走/** * 增加容量以确保它至少可以容纳最小容量参数指定的元素数。 * * @param minCapacity 所需的最小容量 * @throws OutOfMemoryError 如果最小容量小于零 */ private Object[] grow(int minCapacity) { int oldCapacity = elementData.length;//获取旧容量 if (oldCapacity > 0 || elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { int newCapacity = ArraysSupport.newLength(oldCapacity, minCapacity - oldCapacity, /* 最小增长 */ oldCapacity >> 1 /* 首选增长*/); //这个方法会从old的基础上，选取后面2个值的大的来增长。 // 也就是，需要的容量和1.5倍比较 return elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); //拷贝旧的 } else { return elementData = new Object[Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)]; } }而一般性的,就是长度加一，调用上面的方法。
private Object[] grow() { return grow(size + 1); }mount与迭代器
其他常见方法
//返回此列表中的元素数。 public int size() //如果此列表不包含任何元素，则返回 true 。 public boolean isEmpty() //如果此列表包含指定的元素，则返回true。更正式地说，当且仅当此列表包含至少一个元素eObjects.equals(o, e)时，返回 true . public boolean contains(Object o) //返回此列表中指定元素第一次出现的索引，如果此列表中不包含该元素，则返回 -1。更正式地说，返回最低索引，例如 Objects.equals(o, get(i))，如果没有这样的索引i，则返回 -1。 public int indexOf(Object o) //返回此列表中指定元素最后一次出现的索引，如果此列表中不包含该元素，则返回 -1。更正式地说，返回最高索引，如果没有这样的索引iObjects.equals(o, get(i))，则返回 -1。 public int lastIndexOf(Object o)不常见方法
//将此实例的容量修剪为列表的 ArrayList 当前大小。 public void trimToSize() //如有必要，增加此 ArrayList 实例的容量，以确保它至少可以容纳最小容量参数指定的元素数。 //形参:minCapacity – 所需的最小容量 public void ensureCapacity(int minCapacity) //浅克隆 public Object clone();不常见方法的源码和小介绍
这是一个缩小空间的方法，把未使用的数组删掉。
这个方法在ArrayList里面没有调用，但是在其他地方优化的时候还挺多的。
/** * 将此实例的容量修剪为列表的 ArrayList 当前大小。 * 应用程序可以使用此操作来最小化实例的 ArrayList 存储 */ public void trimToSize() { modCount++; if (size < elementData.length) { elementData = (size == 0) ? EMPTY_ELEMENTDATA : Arrays.copyOf(elementData, size); } }没有调用的
public void ensureCapacity(int minCapacity) { if (minCapacity > elementData.length && !(elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA && minCapacity <= DEFAULT_CAPACITY)) { modCount++; grow(minCapacity); } }public Object clone() { try { ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone(); v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size); v.modCount = 0; return v; } catch (CloneNotSupportedException e) { // this shouldn't happen, since we are Cloneable throw new InternalError(e); } }常见方法的源码和小介绍
把这个放后面呢是因为简单应该看的人少。
public int size() { return size; }public boolean isEmpty() { return size == 0; }public boolean contains(Object o) { return indexOf(o) >= 0; }public int indexOf(Object o) { return indexOfRange(o, 0, size); } int indexOfRange(Object o, int start, int end) { Object[] es = elementData; if (o == null) { for (int i = start; i < end; i++) { if (es[i] == null) { return i; } } } else { for (int i = start; i < end; i++) { if (o.equals(es[i])) { return i; } } } return -1; }public int lastIndexOf(Object o) { return lastIndexOfRange(o, 0, size); } int lastIndexOfRange(Object o, int start, int end) { Object[] es = elementData; if (o == null) { for (int i = end - 1; i >= start; i--) { if (es[i] == null) { return i; } } } else { for (int i = end - 1; i >= start; i--) { if (o.equals(es[i])) { return i; } } } return -1; }积累面试题
ArrayList是什么？可以用来干嘛？
ArrayList是个动态数组，实现List接口，主要用来存储数据，只存储包装类。它的特点是： 增删慢：每次删除元素，都需要更改数组长度、拷贝以及移动元素位置。 查询快：由于数组在内存中是一块连续空间，因此可以根据地址+索引的方式快速获取对应位置上的元素。ArrayList 的默认长度
在jdk8以前和jdk8以后稍有不同 jdk8以前：创建就会初始数组长度，长度为10 jdk8及以后：是懒加载，初始的时候为空数组，在第一次添加元素的时候扩容为10ArrayList如何扩容
定好容量后，定好会把原来的数组元素拷贝到新数组中，再把指向原数的地址换到新数组。 这个有2种扩容机制 对于无参构造的集合：在第一次添加元素的时候会扩容到10，存满后按照1.5倍的进行扩容。 如果一次添加了多个元素1.5倍放不下，则会按照实际需要的大小进行扩容。 对于其他的构造：就没有扩容10的步骤了，按照max(1.5倍，实际大小)ArrayList频繁扩容导致性能下降该怎么办
这时候我们可以估算需要的容量，使用 ArrayList(int capacity)的有参构造来指定容量的空列表在测试中甚至有几个下图这样这样的比例运行了
什么情况下你会使用ArrayList？什么时候你会选择LinkedList？
多数情况下，当你遇到访问元素比插入或者是删除元素更加频繁的时候，你应该使用ArrayList。 另外一方面，当你在某个特别的索引中，插入或者是删除元素更加频繁，或者你压根就不需要访问元素的时候，你会选择LinkedList。 这里的主要原因是，在ArrayList中访问元素的最糟糕的时间复杂度是”1″， 而在LinkedList中可能就是”n”了。 在ArrayList中增加或者删除某个元素，通常会调用System.arraycopy方法，这是一种极为消耗资源的操作，因此，在频繁的插入或者是删除元素的情况下，LinkedList的性能会更加好一点。ArrayList的插入或删除一定比LinkedList慢吗
大多数是的，但是不一定. 如果删除靠前的元素arraylist需要拷贝后面的元素 如果靠中间或者靠后，linkedlist找元素需要消耗很多的时间，而arraylist拷贝的元素会少一些 arraylist取数真的太快了，linkedlist就算能从后面找，就算是取最后一个数，也慢了很多数组长度n=10000
a=100
b=n-a
c=n/2
可以看到：随机向中间添加，arraylist快 add方法添加到最后，linkedlist完胜 随机删除Arraylist快 删除靠前元素：linkedlist快 删除中间的，arralist快 删除后面的，arralist快TestArrayList.testArrayListRandonAdd thrpt 2 12289.462 ops/s TestArrayList.testLinkedListRandonAdd thrpt 2 11362.013 ops/s TestArrayList.testArrayListRandonAddLast thrpt 2 12820.688 ops/s TestArrayList.testLinkedListRandonAddLast thrpt 2 2482660.154 ops/s TestArrayList.testArrayListRandonRemove thrpt 2 207213.498 ops/s TestArrayList.testLinkedListRandonRemove thrpt 2 11402.369 ops/s TestArrayList.testArrayListRemove100 thrpt 2 110029.496 ops/s TestArrayList.testLinkedListRemove100 thrpt 2 1036584.680 ops/s TestArrayList.testArrayListRemoveNDividing2 thrpt 2 205019.017 ops/s TestArrayList.testLinkedListRemoveNDividing2 thrpt 2 6156.114 ops/s TestArrayList.testArrayListRemoveN_100 thrpt 2 2064240.192 ops/s TestArrayList.testLinkedListRemoveN_100 thrpt 2 1072619.806 ops/s
接下来下调参数
n=1000
a=10
b=n-a
c=n/2随机向中间添加，linkedlist快 add方法添加到最后，linkedlist完胜 随机删除Arraylist快 删除靠前元素：linkedlist快 删除中间的，arralist快 删除后面的，linkedlist快Benchmark Mode Cnt Score Error Units TestArrayList.testArrayListRandonAdd avgt 0.912 us/op TestArrayList.testLinkedListRandonAdd avgt 0.423 us/op TestArrayList.testArrayListRandonAddLast avgt 0.788 us/op TestArrayList.testLinkedListRandonAddLast avgt 0.042 us/op TestArrayList.testArrayListRandonRemove avgt 0.194 us/op TestArrayList.testLinkedListRandonRemove avgt 0.418 us/op TestArrayList.testArrayListRemove100 avgt 0.211 us/op TestArrayList.testLinkedListRemove100 avgt 0.043 us/op TestArrayList.testArrayListRemoveNDividing2 avgt 0.189 us/op TestArrayList.testLinkedListRemoveNDividing2 avgt 0.722 us/op TestArrayList.testArrayListRemoveN_100 avgt 0.151 us/op TestArrayList.testLinkedListRemoveN_100 avgt 0.039 us/op
- List
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