ArrayList

属性

ArrayList类主要属性：

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;

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

    /**
     * 共享的空数组实例，用于空实例，大小为0的时候会用这个。
     */
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    /**
     * 共享的空数组实例，用于默认大小的空实例。我们将其与 EMPTY_ELEMENTDATA 区分开来，
     * 以便在添加第一个元素时知道需要扩容多少。
     * new ArrayList<>()的时候会用这个
     */
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    /**
     * 存储 ArrayList 元素的数组缓冲区。ArrayList 的容量就是这个数组缓冲区的长度。
     * 任何 elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 的空 ArrayList
     * 在添加第一个元素时，将会扩容到 DEFAULT_CAPACITY。
     */
    transient Object[] elementData; // 非私有化以简化嵌套类访问

    /**
     * ArrayList 的大小（包含的元素数量）。
     *
     * @serial
     */
    private int size;
}

初始化

空参

元素数组直接赋值 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA。

public ArrayList() {
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}

带参

public ArrayList(int initialCapacity) {
        // 初始容量大于0，new 一个对象数组
        if (initialCapacity > 0) {
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        // 等于0给空数组
        } else if (initialCapacity == 0) {
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        // 负数直接抛出异常
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }

add

// 根据给定的最小容量和当前数组元素来计算所需容量。
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
    // 如果当前数组元素为空数组（初始情况），返回默认容量和最小容量中的较大值作为所需容量
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
        return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }
    // 否则直接返回最小容量
    return minCapacity;
}

// 确保内部容量达到指定的最小容量。
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}

进入判断是否要扩容函数。

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    // 判断是否要扩容
    ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}

先计算添加元素后的容量。

 private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
        // 如果初始化DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，直接取10和容量的最大值
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
            return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        return minCapacity;
    }

如果发现容量不够，就扩容。

//判断是否需要扩容
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    modCount++;
    //判断当前数组容量是否足以存储minCapacity个元素
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        //调用grow方法进行扩容
        grow(minCapacity);
}

扩容函数如下：

/**
 * 要分配的最大数组大小
 */
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

/**
 * ArrayList扩容的核心方法。
 */
private void grow(int minCapacity) {
    // oldCapacity为旧容量，newCapacity为新容量
    int oldCapacity = elementData.length;
    // 将oldCapacity 右移一位，其效果相当于oldCapacity /2，
    // 我们知道位运算的速度远远快于整除运算，整句运算式的结果就是将新容量更新为旧容量的1.5倍，
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

    // 然后检查新容量是否大于最小需要容量，若还是小于最小需要容量，那么就把最小需要容量当作数组的新容量，
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;

    // 如果新容量大于 MAX_ARRAY_SIZE,进入(执行) `hugeCapacity()` 方法来比较 minCapacity 和 MAX_ARRAY_SIZE，
    // 如果minCapacity大于最大容量，则新容量则为`Integer.MAX_VALUE`，否则，新容量大小则为 MAX_ARRAY_SIZE 即为 `Integer.MAX_VALUE - 8`。
    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);
}

private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
    if (minCapacity < 0) // overflow
        throw new OutOfMemoryError();
    // 对minCapacity和MAX_ARRAY_SIZE进行比较
    // 若minCapacity大，将Integer.MAX_VALUE作为新数组的大小
    // 若MAX_ARRAY_SIZE大，将MAX_ARRAY_SIZE作为新数组的大小
    // MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
    return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
        Integer.MAX_VALUE :
        MAX_ARRAY_SIZE;
}

addAll

addAll方法和add差不多，多了一个数组的复制。

public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
    Object[] a = c.toArray();
    int numNew = a.length;
    ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount
    // 将a中的元素复制到对象数组中 起始位置为size，拷贝数量为numNew
    System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
    size += numNew;
    return numNew != 0;
}