ArryaList原始碼淺析

一 .繼承關系

繼承關系圖

? ArrayList是java中常用的集合框架之一，其內部資料存盤為陣列形式，其繼承關系如上圖所示，

二.屬性與方法

屬性

```
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
```
序列化版本ID，用于反序列化進行版本比較，若反序列化時UID不一致將會拋出java.io.InvalidClassException例外，

private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = https://www.cnblogs.com/classicmoon/archive/2021/04/25/{};

用于空串列的共享空物件陣列，避免每次實體化時重新申請，

```
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = https://www.cnblogs.com/classicmoon/archive/2021/04/25/{};
```
同樣也是用于空串列的共享空物件陣列，用于無參構造，和EMPTY_ELEMENTDATA的具體區別見注意事項，
```
transient Object[] elementData;
```
用于存放該串列的資料，
```
private int size;
```
該串列中元素的個數（指的是元素的個數，而非elementData陣列的大小），

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

默認的初始化陣列大小，

```
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
```
陣列申請的最大大小，為什么會是Integer.MAX_VALUE - 8？這是因為有些虛擬機會在陣列頭部占用一定的空間，如果嘗試申請Integer.MAX_VALUE大小的陣列，可能會導致OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit，

方法

構造方法

```
public ArrayList(int initialCapacity);
```
有參構造方法，創建一個指定陣列大小的空串列，如果initialCapacity為0，其elementData=https://www.cnblogs.com/classicmoon/archive/2021/04/25/EMPTY_ELEMENTDATA，
```
public ArrayList();
```
無參構造方法，elementData=https://www.cnblogs.com/classicmoon/archive/2021/04/25/DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，
```
public ArrayList(Collection<? extends E> c);
```
有參構造方法，將傳入的集合轉換為陣列存入elementData中，若集合為空，elementData=https://www.cnblogs.com/classicmoon/archive/2021/04/25/EMPTY_ELEMENTDATA，

串列核心方法

```
public void ensureCapacity(int minCapacity);
```
ArryaList的擴容方法，將物件陣列的大小擴容為至少滿足minCapacity大小的程度，

擴容規則：
1. 計算minExpand，若elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA時為0，否則為DEFAULT_CAPACITY = 10，
2. 若minCapacity <= minExpand時，不進行擴容，否則繼續進行擴容
3. 計算minCapacity是否大于當前陣列大小，大于時才進行擴容，防止資料丟失，
4. 計算newCapacity（原陣列大小的1.5倍）
5. newCapacity取newCapacity與minCapacity的較大者
6. 判斷newCapacity是否大于MAX_ARRAY_SIZE，大于時若minCapacity < 0 拋出OutOfMemoryError例外，minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE時newCapacity取Integer.MAX_VALUE，否則取MAX_ARRAY_SIZE，
7. 根據newCapacity創建新陣列，并將原陣列資料進行拷貝，
```
public int size();
```
回傳size的值，即串列中元素的個數，
```
public boolean isEmpty();
```
判斷串列是否為空，即size == 0？
```
public boolean contains(Object o);
```
查詢串列中是否包含物件o，若不包含物件o，回傳false，

注意：這里的o可以為null，此時比較直接使用==比較符，若o為物件，則呼叫該物件的equals方法，(內部實作為indexOf(Object o))，
```
public int indexOf(Object o);
```
從頭開始查詢串列，回傳物件o的陣列下表，未查詢到時回傳-1，

注意：這里的o可以為null，此時比較直接使用==比較符，若o為物件，則呼叫該物件的equals方法，
```
 public int lastIndexOf(Object o);
```
從末尾開始查詢串列，回傳物件o的陣列下表，未查詢到時回傳-1，

注意：這里的o可以為null，此時比較直接使用==比較符，若o為物件，則呼叫該物件的equals方法，
```
public E get(int index);
```
根據索引值獲取指定位置的資料，
```
public E set(int index, E element);
```
根據索引值重新設定指定位置的資料，回傳舊值，
```
public boolean add(E e);
```
判斷陣列是否能容納size+1個元素，不滿足則先進行擴容，最后添加元素至陣列末尾，
```
public void add(int index, E element);
```
判斷陣列是否能容納size+1個元素，不滿足則先進行擴容，最后添加元素至指定的索引位置，
```
public E remove(int index);
```
洗掉指定索引位置的資料，回傳洗掉元素的值，
```
public boolean remove(Object o);
```
洗掉指定的元素，o可以為null，從陣列頭部開始配置，洗掉匹配到的第一個元素，
```
public void clear();
```
將陣列所有元素置為null，size=0，

public boolean addAll(Collection<? extends E> c);

功能方法

```
public void trimToSize();
```
調整物件陣列elementData的大小與size的值一致，若size==0時將elementData的參考指向EMPTY_ELEMENTDATA，該方法主要用于減少串列的大小，釋放存盤空間，
```
public Object clone();
```
Object.clone()方法的實作，淺拷貝，
```
public Object[] toArray();
```
回傳該串列元素的一個新陣列，注意同樣是淺拷貝，
```
public <T> T[] toArray(T[] a);
```
將串列中元素復制到陣列a中，

注意：當a.length<list.size時，原陣列不會有任何變化，a.length=list.size時，原陣列元素和串列中元素一致，a.length>list.size, a[0]~a[size-1]為串列中元素，a[size]置為null，

public boolean addAll(Collection<? extends E> c);

將指定集合添加至陣列末尾，

public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c);

將指定集合添加至指定索引處，

```
public boolean removeAll(Collection<?> c);
```
將既存在原串列中又存在集合c中的元素移除出串列，即兩集合的差集，
```
public boolean retainAll(Collection<?> c);
```
將既存在原串列中又存在集合c中的元素保留，即兩集合的交集，
```
public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex);
```
根據指定的索引回傳一個新的串列，

注意：該串列不是ArryaList，而是ArrayList的一個內部類SubList！

迭代器相關方法

public ListIterator<E> listIterator(int index);

從指定索引處回傳迭代器ListItr

```
public ListIterator<E> listIterator();
```
從陣列起始處回傳迭代器ListItr
```
public Iterator<E> iterator();
```
回傳迭代器Itr

三.注意事項

EMPTY_ELEMENTDATA與DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA

ArryaList的無參建構式會默認elementData為DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，在擴容時若需求大小小于DEFAULT_CAPACITY（10）時，擴容為10，防止在串列小的時候頻繁擴容，
ArrayList支持序列化為什么elementData被transient修飾？

在writeObject和readObject方法中進行了處理，只序列化實際存盤的元素和size，而不是整個elementData陣列，因為elementData陣列的大小比size大，不需要序列化大于size的這部分陣列，
迭代器ListItr和Itr的區別

ListItr繼承自Itr，Itr只能向后迭代，而ListItr不僅可以向后迭代，同時也可以向前迭代，
ArrayList的執行緒安全性

ArrayList是非執行緒安全的，若需要保證執行緒安全，使用List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(...));即可，

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