目录

• 简介
• ArrayList源码讲解
• 初始化
• 扩容
• 增加元素
• 一个元素
• 一堆元素
• 删除元素
• 一个元素
• 一堆元素
• 修改元素
• 查询元素
• 总结
• ArrayList优点
• ArrayList的缺点

简介

ArrayList是List接口的一个实现类，它是一个集合容器，我们通常会通过指定泛型来存储同一类数据，ArrayList默认容器大小为10，自身可以自动扩容，当容量不足时，扩大为原来的1.5倍，和上篇文章的Vector的最大区别应该就是线程安全了，ArrayList不能保证线程安全，但我们也可以通过其他方式来实现线程安全。

ArrayList源码讲解

开头部分代码

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    @java.io.Serial
    //序列化uid
    private static final long serialVersionUID =L;
    //默认初始容量
    private static final int DEFAULT_CAPACITY =;
    //一个空对象
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    //一个空对象，如果使用默认构造函数创建，则默认对象内容默认是该值
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    //当前数据对象存放地方，当前对象不参与序列化
    transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
    //当前数组长度
    private int size;　　//其他代码}

这部分可做出有关ArrayList的相关结构，如下图所示

初始化

public ArrayList(int initialCapacity) {
    if (initialCapacity >) {
        this.elementData = new Object[initialCapacity];　　　　
    } else if (initialCapacity ==) {
        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
    } else {
        throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                initialCapacity);
    }
}
public ArrayList() {
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
    Object[] a = c.toArray();
    if ((size = a.length) !=) {
        if (c.getClass() == ArrayList.class) {
            elementData = a;
        } else {
            elementData = Arrays.copyOf(a, size, Object[].class);
        }
    } else {
        elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
}　　//此处为copyOf运行代码　　
public static <T> T[] copyOf(T[] original, 
    int newLength) {    
    return (T[]) copyOf(original, newLength, original.getClass());　　}　　
public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, 
     int newLength, 
     Class<? extends T[]> newType) {   
    @SuppressWarnings("unchecked")   
    T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)        ? (T[]) 
    new Object[newLength] : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);    
    System.arraycopy(original,, copy, 0,                     
    Math.min(original.length, newLength));    
    return copy;　　
 }

以上代码为ArrayList的初始化，分为三种方式：

1.为给定容量的初始化，传入参数为数组的初始化长度，当该参数大于等于0时，进行初始化，当该参数小于0时，抛出异常

2.过于简单

3.首先通过c.toArray()得到了集合c对应的数据数组，如果c也是ArrayList，直接将c.toArray()赋给elementData，而关于toArray的关键代码如上代码中关于copyOf的部分所示，从该段代码中可知此处的Arrays.copyOf调用的是三参数版本的函数。这个三参数的copyOf函数比较复杂，作用就是返回一个指定的newType类型的数组，这个数组的长度是newLength，值从original拷贝而来。拷贝的功能由System.arraycopy( )完成：如果newLength大于原数组的长度，多出来的元素初始化为null；如果小于原数组长度，将会进行截断操作。在这里，两参版本调用三参版本的三个参数为original, newLength, original.getClass()，故得到的数组元素类型和原数组类型一致，长度为newLength，数据由原数组复制而来。

总之，ArrayList的无参版toArray( )返回了一个和elemantData一模一样的拷贝数组。所以判断c也是ArrayList对象时，直接令elemantData 为c.toArray( )了。否则，会执行elementData = Arrays.copyOf(a, size, Object[].class)。经过上面的分析，三参的copyOf( )是返回一个数据内容和a一模一样的数组，但是数组类型转为Object[ ]类型。之所以有这条语句，猜想可能是某些集合的toArray( )方法，返回的数组不是Object[ ]类型，比方说用一个类继承ArrayList，并且重写toArray( )方法，让它返回一些别的类型。

扩容

public void ensureCapacity(int minCapacity) {
    if (minCapacity > elementData.length
        && !(elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
             && minCapacity <= DEFAULT_CAPACITY)) {
        modCount++;
        grow(minCapacity);
    }
}
　　//核心部分  
private Object[] grow(int minCapacity) {
    int oldCapacity = elementData.length;
    if (oldCapacity > || elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
        int newCapacity = ArraysSupport.newLength(oldCapacity,
                minCapacity - oldCapacity, /* minimum growth */
                oldCapacity >>           /* preferred growth */);
        return elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
    } else {
        return elementData = new Object[Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)];
    }
}
private Object[] grow() {
    return grow(size +);
}
　　//newLength部分  
public static int newLength(int oldLength, int minGrowth, int prefGrowth) {
    int prefLength = oldLength + Math.max(minGrowth, prefGrowth); // might overflow
    if ( < prefLength && prefLength <= SOFT_MAX_ARRAY_LENGTH) {
        return prefLength;
    } else {
        // put code cold in a separate method
        return hugeLength(oldLength, minGrowth);
    }
}
private static int hugeLength(int oldLength, int minGrowth) {
    int minLength = oldLength + minGrowth;
    if (minLength <) { // overflow
        throw new OutOfMemoryError(
            "Required array length " + oldLength + " + " + minGrowth + " is too large");
    } else if (minLength <= SOFT_MAX_ARRAY_LENGTH) {
        return SOFT_MAX_ARRAY_LENGTH;
    } else {
        return minLength;
    }
}　　 
public static final int SOFT_MAX_ARRAY_LENGTH = Integer.MAX_VALUE -;

关于扩容部分，private Object[] grow(int minCapacity)为核心部分，故我们先看这部分，if(oldCapacity > 0 || elementData !=DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)部分说明当该数组不是还未初始化的数组时，用newLength以及位运算来进行相应的扩容，而newLength相应的代码已经贴在了上面，让我们来进行具体分析：此处的minGrowth在grow部分为“minCapacity - oldCapacity”，即满足我们需要的容量，此处的prefGrowth在grow部分为“oldCapacity >> 1”，即原来容量的一半，当没有溢出时，扩容时所扩的容量就是这两者中最大的那个，而当溢出时，调用hugeLength()来满足minGrowth，如果还时溢出则最多只能给到 Integer.MAX_VALUE - 8 这个量。

那么当计算好长度之后，return elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity)，即得到一个长度改变，元素类型和原数组相同的新数组。而当该数组不满足oldCapacity > 0 || elementData !=DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA这个条件时，进行数组的初始化。

增加元素

一个元素

　　//在尾部添加一个元素　　
private void add(E e, Object[] elementData, int s) {      
    if (s == elementData.length)　　//此处s为size的意思
        elementData = grow();
    elementData[s] = e;
    size = s +;
}
public boolean add(E e) {
    modCount++;
    add(e, elementData, size);
    return true;
}　　//在指定位置添加元素　　
public void add(int index, E element) {    
    rangeCheckForAdd(index);    modCount++;    
    final int s;    Object[] elementData;    
    if ((s = size) == (elementData = this.elementData).length)        
    elementData = grow();    
    System.arraycopy(elementData, index,                     
    elementData, index +,                     s - index);    
    elementData[index] = element;    size = s +;　
}　　
private void rangeCheckForAdd(int index) {    
    if (index > size || index <)        
    throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));　　
    
}

此处分为两个部分，一是向尾部添加一个元素的add()，如上面所示，当size与elementData.length相等时，说明数组中无多余空间进行添加，故进行扩容操作。将你要添加的值放入elementData[s]即数组的尾部，然后将size加一，这里的modCount是用来计算ArrayList中的结构性变化次数。

二是在指定位置添加元素的add()，如上面所示，首先对你想要添加的元素的位置进行判定

一堆元素

public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {      Object[] a = c.toArray();
    modCount++;
    int numNew = a.length;
    if (numNew ==)
        return false;
    Object[] elementData;
    final int s;
    //elementData剩余容量不足则进行扩容
    if (numNew > (elementData = this.elementData).length - (s = size))
        elementData = grow(s + numNew);
    //上文有提到的关于arraycopy的代码，此处为从数组尾部添加元素
    System.arraycopy(a,, elementData, s, numNew);
    size = s + numNew;
    return true;
}
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
    //上文提到的判定语句
    rangeCheckForAdd(index);
    Object[] a = c.toArray();
    modCount++;
    //要添加进来的元素的数量
    int numNew = a.length;
    if (numNew ==)
        return false;
    Object[] elementData;
    final int s;
    if (numNew > (elementData = this.elementData).length - (s = size))
        elementData = grow(s + numNew);
    //计算要将多少元素向后移动
    int numMoved = s - index;
    if (numMoved >)
    //要在index位置，新增numNew个元素，所以从index位置开始，往后挪numNew位，一共有numMoved个元素需要挪动
        System.arraycopy(elementData, index,
                elementData, index + numNew,
                numMoved);
    //空出来的位置即为要添加的元素的位置
    System.arraycopy(a,, elementData, index, numNew);
    size = s + numNew;
    return true;
}

关于添加一堆元素时的代码与之前的代码较为相似，故此处直接在代码中注释标出，应该很好理解。

删除元素

一个元素

public E remove(int index) {      Objects.checkIndex(index, size);
    final Object[] es = elementData;
    @SuppressWarnings("unchecked") E oldValue = (E) es[index];
    fastRemove(es, index);
    return oldValue;
}
public staticint checkIndex(int index, int length) {return Preconditions.checkIndex(index, length, null);}
private void fastRemove(Object[] es, int i) {      modCount++;
    final int newSize;
    if ((newSize = size -) > i)
        System.arraycopy(es, i +, es, i, newSize - i);
    es[size = newSize] = null;
}//删除指定元素方法
public boolean remove(Object o) {
    final Object[] es = elementData;    
    final int size = this.size;    
    int i =;    
// 正序找对应元素下标    
    found: {        
        if (o == null) {            
            for (; i < size; i++)                
                if (es[i] == null)                    
                    break found;        
        } else {            
            for (; i < size; i++)                
                if (o.equals(es[i]))                    
                    break found;        
        }        
        return false;    
    }    
    // 找到了，调用fastRemove，进行删除    
    fastRemove(es, i);    
    return true;
}

此处的删除是按照下标删，首先检查index是否合法，接着取到oldValue值也就是要删的元素值，然后调用fastRemove( )函数。在fastRemove里，首先自增modCount，再判断要删的元素是不是elemantData的第size个元素（也就是实际上的最后一个元素），如果是，不需要挪动元素操作，直接赋值为null即可，否则，还需要将删除位置之后的元素都往前挪一位。

当然也有个删除指定元素的方法，具体如上面**public boolean remove(Object o)**所示。

一堆元素

//删除集合c中的所有元素
public boolean removeAll(Collection<?> c) {      
    return batchRemove(c, false,, size);
}//保留集合c中的所有元素
public boolean retainAll(Collection<?> c) {      
    return batchRemove(c, true,, size);
}//核心代码
boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement, final int from, final int end) {　　　　　//判断集合c是否为空
    Objects.requireNonNull(c);
    final Object[] es = elementData;
    int r;
    // Optimize for initial run of survivors
    for (r = from;; r++) {
        if (r == end)
            return false;
        if (c.contains(es[r]) != complement)
            break;
    }　　　　　//w用于写入保留的元素
    int w = r++;
    try {
        for (Object e; r < end; r++)
            if (c.contains(e = es[r]) == complement)
                es[w++] = e;　　//当这个元素可以保留时，将其赋给es[]
    } catch (Throwable ex) {
        // Preserve behavioral compatibility with AbstractCollection,
        // even if c.contains() throws.
        System.arraycopy(es, r, es, w, end - r);
        w += end - r;
        throw ex;
    } finally {　　　　　　　//相关善后工作　　
        modCount += end - w;
        shiftTailOverGap(es, w, end);
    }
    return true;
}
private void shiftTailOverGap(Object[] es, int lo, int hi) {　　　　//善后工作相关代码
    System.arraycopy(es, hi, es, lo, size - hi);
　　　// 从索引hi开始，有size-hi个元素需要往左挪，这些元素依次挪到lo以及lo之后的位置   // 它们都向左挪了hi-lo个单位
　　// 挪动之后，原先的索引size-的元素，对应的是size-1-(hi-lo)，这个索引之后的元素都赋值为null
    for (int to = size, i = (size -= hi - lo); i < to; i++)        
        es[i] = null;
}

此处的关于多个元素的操作分为删除多个元素和保留多个元素，而这两个操作均需要调用 “batchRemove“ ，故进行关于其的具体分析。

“batchRemove“ 首先进行了变量”r“的声明，接着是一段for循环，而不管是“removeAll”还是“retainAll”都是from = 0 ，end = size，即从头到尾用r作为索引遍历数组，当c.contains(es[r]) != complement时break出去。对于“removeAll”，其complement为false，故当c.contains(es[r])为true的时候退出循环，即c中包含es[r]，即找到了要删除的元素，此时的r为第一个要删除的元素的索引。

以此类推，对于“retainAll”，r为要保留的第一个元素的索引。关于后面w的部分，w是第一个要删的元素索引，找到要保留的元素，则把索引w的元素赋值为此元素，再自增w。这样子r一遍遍历完成后，要保留的元素也都向前移动好了。最后再进行善后工作，具体代码如上所示，详细过程已做注释。

修改元素

public E set(int index, E element) {      
    Objects.checkIndex(index, size);
    E oldValue = elementData(index);
    elementData[index] = element;
    return oldValue;
}
public static  int checkIndex(int index, int length) {
    return Preconditions.checkIndex(index, length, null);
}
public static <X extends RuntimeException>  int checkIndex(int index, int length,
               BiFunction<String, List<Number>, X> oobef) {
    if (index < || index >= length)
        throw outOfBoundsCheckIndex(oobef, index, length);
    return index;
}

修改元素部分也与之前大同小异，首先对index是否合法进行判断，成功后再对这个元素的值进行修改，并返回旧值

查询元素

　　public int indexOf(Object o) {      return indexOfRange(o,, size);
}
int indexOfRange(Object o, int start, int end) {
    Object[] es = elementData;
    if (o == null) {
        for (int i = start; i < end; i++) {
            if (es[i] == null) {
                return i;
            }
        }
    } else {
        for (int i = start; i < end; i++) {
            if (o.equals(es[i])) {
                return i;
            }
        }
    }
    return -;
}

关于此处，首先是indexOf函数，就是根据元素找索引，调用”indexOfRange“，从左往右找，找到第一个索引就返回；在ArrayList中还有个lastIndexOf，与前面提到的查找正好相反，为从右往左找。

还有一些其他较为简单的函数，这里就不一一列出了，下一篇试着分析下迭代器。格式没怎么调。