本文基于jdk1.8

一.简介

ArrayList底层是是数组结构,通过动态的扩容实现容量的增长.继承关系如下

java ArrayList 字符join_插入数据

二.源码解析

1.基本属性

/**
     * 默认初始容量
     */
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    /**
     * 空实例用于共享空数组, 有参构建时使用
     */
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    /**
     * 空实例用于共享空数组, 有无构建时使用.区别于EMPTY_ELEMENTDATA,
     * 在首次插入数据时,判断为DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 的
     * 容量会初始化为10
     */
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    /**
     * 保存插入的数据
     */
    transient Object[] elementData; 

    /**
     * 实际容量
     */
    private int size;

2.构造函数

public ArrayList(int initialCapacity) {
  		// initialCapacity大于0,以当前容量进行初始化
        if (initialCapacity > 0) {
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
          // initialCapacity为0 ,赋值EMPTY_ELEMENTDATA,区别于无参构造
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }

    /**
     * 无参构造,直接复制DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
     */
    public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

    public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        elementData = c.toArray();
        if ((size = elementData.length) != 0) {
            // 对于可能存在c.toArray() 不是Object[]类型,进行处理
            if (elementData.getClass() != Object[].class)
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
        } else {
            // 传递的c为空,将其做为容量为0的方式处理
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    }

3.插入add

public boolean add(E e) {
    	// 保证有充足的容量进入插入数据
        ensureCapacityInternal(size + 1);
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
	 /**
      * 指定索引出插入数据
      */
    public void add(int index, E element) {
       // 校验索引index的合法性
        rangeCheckForAdd(index);
		// 保证有充足的容量进入插入数据
        ensureCapacityInternal(size + 1);  
        // 将原索引及之后的数据,后移一位
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                         size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }
    
	private void rangeCheckForAdd(int index) {
        if (index > size || index < 0)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
    }

   private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
    }
    
    /**
      * 计算当前最小容量
      */
    private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
    	// 无参构造的实例,首次插入容量为10
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        return minCapacity;
    }

    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;
        // 最小容量大于实际容量,进行扩容
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }
   private void grow(int minCapacity) {
        // 获取已有容量
        int oldCapacity = elementData.length;
         // 设置新容量为原容量的1.5倍
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        // 新容量比最小容量要小时,使用最小容量
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        // 新容量大于最大允许容量时,将容量调整为最大Integer.MAX_VALUE
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // 复制数据
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }
    
	private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
          // 新容量大于最大允许容量时,将容量调整为最大Integer.MAX_VALUE
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }

4.获取get

public E get(int index) {
		// 校验索引合法性
        rangeCheck(index);
        return elementData(index);
    }

5.修改set

public E set(int index, E element) {
	    // 校验索引合法性
        rangeCheck(index);
		获取就值
        E oldValue = elementData(index);
        elementData[index] = element;
        return oldValue;
    }

6.删除remove

public E remove(int index) {
		 // 校验索引合法性
        rangeCheck(index);

        modCount++;
        // 获取旧值
        E oldValue = elementData(index);
		// 计算移动距离
        int numMoved = size - index - 1;
        // 移动距离大于0表明删除的是中间某个元素
        if (numMoved > 0)
        	// 将index+1及之后的元素向前移动一位
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
         // 置空数据,并减少当前容量                    
        elementData[--size] = null; 

        return oldValue;
    }

    public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
        	// 遍历获取对应元素
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (elementData[index] == null) {
                	//  置空数据,并减少当前容量
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        } else {
        	// 遍历获取对应元素
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (o.equals(elementData[index])) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        }
        return false;
    }
    private void fastRemove(int index) {
        modCount++;
        // 计算移动距离
        int numMoved = size - index - 1;
        // 移动距离大于0表明删除的是中间某个元素
        if (numMoved > 0)
        	// 将index+1及之后的元素向前移动一位
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
           // 置空数据,并减少当前容量                    
        elementData[--size] = null;
    }