Java集合框架ArrayList源码分析（一）
ArrayList底层维护的是一个动态数组，每个ArrayList实例都有一个容量。该容量是指用来存储列表元素的数组的大小。它总是至少等于列表的大小。随着向ArrayList中不断添加元素，其容量也自动增长。
ArrayList不是同步的（也就是说不是线程安全的），如果多个线程同时访问一个ArrayList实例，而其中至少一个线程从结构上修改了列表，那么它必须保持外部同步，在多线程环境下，可以使用Collections.synchronizedList方法声明一个线程安全的ArrayList，例如：
Listarraylist=Collections.synchronizedList(newArrayList());
下面通过ArrayList的源码来分析其原理。
1、ArrayList的构造方法：ArrayList提供了三种不同的构造方法
1)ArrayList()，构造一个初始容量为10的空列表。
2)ArrayList(intinitialCapacity)，构造一个具有指定初始容量的空列表。
3)ArrayList(Collection<?extendsE>c)，构造一个包含指定collection的元素的列表，这些元素是按照该collection的迭代器返回它们的顺序排列的。
源码如下：
privatetransientObject[]elementData;
publicArrayList(intinitialCapacity){
super();
if(initialCapacity<0)
thrownewIllegalArgumentException("IllegalCapacity:"+initialCapacity);
this.elementData=newObject[initialCapacity];//生成一个长度为10的Object类型的数组
}
publicArrayList(){
this(10);//调用ArrayList(inti)
}<br><br>
publicArrayList(Collection<?extendsE>c){
elementData=c.toArray();//返回包含此collection中所有元素的数组
size=elementData.length;
//c.toArraymight(incorrectly)notreturnObject[](see6260652)
if(elementData.getClass()!=Object[].class)
elementData=Arrays.copyOf(elementData,size,Object[].class);//复制指定的数组，返回包含相同元素和长度的Object类型的数组
}
当采用不带参数的构造方法ArrayList()生成一个集合对象时，其实是在底层调用ArrayList(intinitialCapacity)这一构造方法生产一个长度为10的Object类型的数组。当采用带有集合类型参数的构造方法时，在底层生成一个包含相同的元素和长度的Object类型的数组。
2、add方法：ArrayList提供了两种添加元素的add方法
1)add(Ee)，将指定的元素添加到此列表的尾部。
2)add(intindex,Ee)，将指定的元素插入此列表中的指定位置。向右移动当前位于该位置的元素（如果有）以及所有后续元素（将其索引加1）privateintsize;
publicbooleanadd(Ee){
ensureCapacity(size+1);//扩大数组容量
elementData[size++]=e;//将元素e添加到下标为size的Object数组中，并且执行size++
returntrue;
}
publicvoidadd(intindex,Eelement){
if(index>size||index<0)//如果指定要插入的数组下标超过数组容量或者指定的下标小于0，抛异常
thrownewIndexOutOfBoundsException("Index:"+index+",Size:"+size);
ensureCapacity(size+1);//扩大数组容量
System.arraycopy(elementData,index,elementData,index+1,size-index);//从指定源数组中复制一个数组，复制从指定的位置开始，到目标数组的指定位置结束。<br>//elementData---源数组index---源数组中的起始位置<br>//elementData---目标数组index+1---目标数组中的起始位置<br>//size-index---要复制的数组元素的数量
elementData[index]=element;//将要添加的元素放到指定的数组下标处
size++;
}
publicvoidensureCapacity(intminCapacity){
modCount++;
intoldCapacity=elementData.length;//原数组的容量
if(minCapacity>oldCapacity){
ObjectoldData[]=elementData;
intnewCapacity=(oldCapacity*3)/2+1;//定义新数组的容量，为原数组容量的1.5倍+1
if(newCapacity<minCapacity)
newCapacity=minCapacity;
//minCapacityisusuallyclosetosize,sothisisawin:
elementData=Arrays.copyOf(elementData,newCapacity);//复制指定的数组，返回新数组的容量为newCapacity
}
}
如果集合中添加的元素超过了10个，那么ArrayList底层会新生成一个数组，长度为原数组的1.5倍+1，并将原数组中的元素copy到新数组中，并且后续添加的元素都会放在新数组中，当新数组的长度无法容纳新添加的元素时，重复该过程。这就是集合添加元素的实现原理。
3、get方法：
1)get(intindex)，返回此列表中指定位置上的元素。
publicEget(intindex){
RangeCheck(index);//检查传入的指定下标是否合法
return(E)elementData[index];//返回数组下标为index的数组元素
}
privatevoidRangeCheck(intindex){
if(index>=size)//如果传入的下标大于或等于集合的容量，抛异常
thrownewIndexOutOfBoundsException(
"Index:"+index+",Size:"+size);
}
4、remove方法：
1)Eremove(intindex)，移除此列表中指定位置上的元素。向左移动所有后续元素（将其索引减1）。
2)booleanremove(Objecto)，移除此列表中首次出现的指定元素（如果存在）。如果列表不包含此元素，则列表不做改动，返回boolean值。
publicEremove(intindex){
RangeCheck(index);//检查指定的下标是否合法
modCount++;
EoldValue=(E)elementData[index];//获取指定下标的数组元素
intnumMoved=size-index-1;//要移动的元素个数
if(numMoved>0)
System.arraycopy(elementData,index+1,elementData,index,numMoved);//移动数组元素
elementData[--size]=null;//Letgcdoitswork
returnoldValue;
}
publicbooleanremove(Objecto){
if(o==null){//如果传入的参数为null
for(intindex=0;index<size;index++)
if(elementData[index]==null){//移除首次出现的null
fastRemove(index);
returntrue;
}
}else{
for(intindex=0;index<size;index++)
if(o.equals(elementData[index])){
fastRemove(index);
returntrue;
}
}
returnfalse;
}
privatevoidfastRemove(intindex){//移除指定位置的元素,实现方法类似remove(inti)
modCount++;
intnumMoved=size-index-1;
if(numMoved>0)
System.arraycopy(elementData,index+1,elementData,index,
numMoved);
elementData[--size]=null;//Letgcdoitswork
}
5、clone方法：
1)Objectclone()，返回此ArrayList实例的浅表副本（不复制这些元素本身）。
publicObjectclone(){
try{
ArrayList<E>v=(ArrayList<E>)super.clone();//调用Object类的clone方法返回一个ArrayList对象
v.elementData=Arrays.copyOf(elementData,size);//复制目标数组
v.modCount=0;
returnv;
}catch(CloneNotSupportedExceptione){
//thisshouldn'thappen,sinceweareCloneable
thrownewInternalError();
}
}
以上通过对ArrayList部分关键源码的分析，知道了ArrayList底层的实现原理，关于ArrayList源码有以下几点几点总结：
1)ArrayList底层是基于数组来实现的，可以通过下标准确的找到目标元素，因此查找的效率高；但是添加或删除元素会涉及到大量元素的位置移动，效率低。
2)ArrayList提供了三种不同的构造方法，无参数的构造方法默认在底层生成一个长度为10的Object类型的数组，当集合中添加的元素个数大于10，数组会自动进行扩容，即生成一个新的数组，并将原数组的元素放到新数组中。
3)ensureCapacity方法对数组进行扩容，它会生成一个新数组，长度是原数组的1.5倍+1，随着向ArrayList中不断添加元素，当数组长度无法满足需要时，重复该过程。
以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持毛票票。