ArrayList源碼簡單淺析
ArrayList 應(yīng)該是開發(fā)中用的最多的集合對象了，ArrayList是可以動(dòng)態(tài)增長和縮減的索引序列，它是基于數(shù)組實(shí)現(xiàn)的List類。

一些定義

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

    //默認(rèn)容量大小
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    // 默認(rèn)空的數(shù)組
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    //默認(rèn)空容量的數(shù)組
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    //維護(hù)的數(shù)組，用來存入元素
    transient Object[] elementData; 

 // 實(shí)際元素個(gè)數(shù)
    private int size;

構(gòu)造方法

//無參數(shù)的構(gòu)造方法 初始化數(shù)組為空
  public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
    //帶容量參數(shù)的構(gòu)造方法
    public ArrayList(int initialCapacity) {
    //判斷容量是否大于0
        if (initialCapacity > 0) {
        //new 一個(gè)initialCapacity 大小的數(shù)組
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
        //初始化為空數(shù)組
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
        //initialCapacity 小于0 拋出異常
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }
    //帶集合的構(gòu)造方法
    public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
    //將集合轉(zhuǎn)換為數(shù)組 并賦值給當(dāng)前的容器數(shù)組
        elementData = c.toArray();
        //判斷長度是不是為空
        if ((size = elementData.length) != 0) {
            // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
            //這里判斷返回值是否為Object類不是就賦值復(fù)制
            if (elementData.getClass() != Object[].class)
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
        } else {
            // replace with empty array. 如果是Object就賦值為空數(shù)組
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        }
    }

c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)

這里主要是list.toArray()實(shí)現(xiàn)方式不一樣，導(dǎo)致返回的數(shù)組真實(shí)類型不一樣

//java.util.Arrays$ArrayList
    @Override
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public <T> T[] toArray(T[] a) {
        int size = size();
        if (a.length < size)
            return Arrays.copyOf(this.a, size,
                    (Class<? extends T[]>) a.getClass());
        System.arraycopy(this.a, 0, a, 0, size);
        if (a.length > size)
            a[size] = null;
        return a;
    }
     //java.util.ArrayList
    public Object[] toArray() {
        return Arrays.copyOf(elementData, size);
    }

add方法

 public boolean add(E e) {
     //操作次數(shù)+1
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

ensureCapacityInternal

 private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
 //判斷當(dāng)前是不是空
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
        //如果是就DEFAULT_CAPACITY =10 ，minCapacity=size+1第一次是1 取大值和所以第一次 minCapacity =10
    
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
    //第二次 elementData 不是空 minCapacity =size+1,
        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

ensureExplicitCapacity

 private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
 //修改次數(shù)+1
        modCount++;
    //第一次10 -10不會(huì)執(zhí)行
        // overflow-conscious code 
        //第二次，elementData不是空的數(shù)組了
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

minCapacity如果大于了實(shí)際elementData的長度，那么就說明elementData數(shù)組的長度不夠用，不夠用那么就要增加elementData的length。這里有的同學(xué)就會(huì)模糊minCapacity到底是什么呢，這里給你們分析一下：

• 第一種情況：由于elementData初始化時(shí)是空的數(shù)組，那么第一次add的時(shí)候，minCapacity=size+1；也就minCapacity=1，在上一個(gè)方法(確定內(nèi)部容量ensureCapacityInternal)就會(huì)判斷出是空的數(shù)組，就會(huì)給
  將minCapacity=10，到這一步為止，還沒有改變elementData的大小，
• 第二種情況：elementData不是空的數(shù)組了，那么在add的時(shí)候，minCapacity=size+1；也就是minCapacity代表著elementData中增加之后的實(shí)際數(shù)據(jù)個(gè)數(shù)，拿著它判斷elementData的length是否夠用，如果length
  不夠用，那么肯定要擴(kuò)大容量，不然增加的這個(gè)元素就會(huì)溢出。
• grow 擴(kuò)容量 1.5倍

 private void grow(int minCapacity) {
        // 獲取數(shù)組的長度
        int oldCapacity = elementData.length;
        //新長度=舊長度+舊長度/2
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
        //判斷新長茺-最小的是否小于0 
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
        //小于0，說明新長度還是不夠，直接賦值minCapacity
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        //大于0
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        //復(fù)制整個(gè)數(shù)組的元素到新數(shù)組，并賦值加原數(shù)組
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    }

• hugeCapacity

   private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
//判斷是容量是否正常量
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
            //如果比最大允許的容量還大就取Integer最大值，否則就使用MAX_ARRAY_SIZE
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE : MAX_ARRAY_SIZE;
    }

添加元素完成

public void add(int index, E element) 添加到指定位置

 public void add(int index, E element) {
 //較驗(yàn)下標(biāo)是允許的范圍內(nèi)
        rangeCheckForAdd(index);
        //判斷是否要擴(kuò)容 上面的步驟
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        //從下標(biāo)index+1的開始的元素向后移到一位
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                         size - index);
                         //賦值
        elementData[index] = element;
        //元素大小+1
        size++;
    }

• rangeCheckForAdd

 private void rangeCheckForAdd(int index) {
 //下標(biāo)是否小于0 或者比元素個(gè)數(shù)還大 拋出下標(biāo)越界異常 IndexOutOfBoundsException
        if (index > size || index < 0)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
    }


    private String outOfBoundsMsg(int index) {
        return "Index: "+index+", Size: "+size;
    }

set方法

 public E set(int index, E element) {
 // 較驗(yàn)下標(biāo)是允許的范圍內(nèi)
        rangeCheck(index);
    //找到下標(biāo)的元素
        E oldValue = elementData(index);
        //賦值為新值
        elementData[index] = element;
        //返回舊值
        return oldValue;
    }

• elementData
  這個(gè)就是數(shù)組[index]

    @SuppressWarnings("unchecked")
    E elementData(int index) {
        return (E) elementData[index];
    }

包含 contains

 public boolean contains(Object o) {
 //大于0就說明找到
        return indexOf(o) >= 0;
    }

indexOf

//循環(huán)查找 找到就返回索引，找不到返回-1

public int indexOf(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int i = 0; i < size; i++)
                if (elementData[i]==null)
                    return i;
        } else {
            for (int i = 0; i < size; i++)
                if (o.equals(elementData[i]))
                    return i;
        }
        return -1;
    }

size

public int size() {
//返回元素的個(gè)數(shù)
        return size;
    }


    public boolean isEmpty() {
    //元素個(gè)數(shù)是否為空
        return size == 0;
    }

remove(int index)

下標(biāo)較驗(yàn)

 private void rangeCheck(int index) {
        if (index >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
    }

• remove

public E remove(int index) {
//判斷索引下標(biāo)是否正常
        rangeCheck(index);
    //修改次數(shù)+1 
        modCount++;
        //獲取這個(gè)下標(biāo)上的元素
        E oldValue = elementData(index);
        //要移動(dòng)的長度 元素個(gè)數(shù)-下標(biāo)索引-1     
        // 比如：1,2,3,4,5 ,6  index是3 (值是4) size 6, 6 -3 -1 移動(dòng)2位
        int numMoved = size - index - 1;
        //判斷是否大于0，如果是最后一位就不用
        if (numMoved > 0)
        //從下標(biāo)+1位，向前移動(dòng)1位，移動(dòng)的長度是numMoved 
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
                             //元素最后一位賦值為空，并且數(shù)量-1
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
        //返回舊值
        return oldValue;
    }

remove(Object obj)

和上面的原理基本相同，但是要先找到這個(gè)元素的下標(biāo)索引

 public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (elementData[index] == null) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        } else {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (o.equals(elementData[index])) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        }
        return false;
    }

• fastRemove

private void fastRemove(int index) {
        modCount++;
        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
    }

clear 方法清空數(shù)組

 public void clear() {
        modCount++;

        // clear to let GC do its work
        for (int i = 0; i < size; i++)
        //每個(gè)值都設(shè)置為空
            elementData[i] = null;
        
        //最后元素個(gè)數(shù)設(shè)置為0
        size = 0;
    }

transient Object[] elementData;

transient 標(biāo)記的字段表示序列化是不參與序列化，但ArrayList又實(shí)現(xiàn)的Serializable接口

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{

實(shí)際上ArrayList重寫了序列化、反序列化方法
因?yàn)閑lementData會(huì)擴(kuò)容量,如果直接序列化會(huì)寫入很多NULL值，這時(shí)只序列化，實(shí)際的元素個(gè)數(shù)，反序列化也一樣
先把元素個(gè)數(shù)寫入，再循環(huán)寫入每個(gè)元素
反序列化，先讀取元素個(gè)數(shù)，再循環(huán)讀出每個(gè)元素

   private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
        throws java.io.IOException{
        // Write out element count, and any hidden stuff
        int expectedModCount = modCount;
        s.defaultWriteObject();

        // Write out size as capacity for behavioural compatibility with clone()
        //這里先把元素個(gè)數(shù)寫入
        s.writeInt(size);

        // Write out all elements in the proper order.
        for (int i=0; i<size; i++) {
            s.writeObject(elementData[i]);
        }

        if (modCount != expectedModCount) {
            throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }
    private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
        throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
        elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;

        // Read in size, and any hidden stuff
        s.defaultReadObject();

        // Read in capacity
        s.readInt(); // ignored

        if (size > 0) {
            // be like clone(), allocate array based upon size not capacity
            ensureCapacityInternal(size);

            Object[] a = elementData;
            // Read in all elements in the proper order.
            for (int i=0; i<size; i++) {
                a[i] = s.readObject();
            }
        }
    }