前言:之前也看过一些JDK源码,不过没有留下痕迹,经久年月就淡忘了,现在的时机也差不多了,想再看一次,并且记录下来自己的感想,于是从自己使用最多最熟悉的地方开始!并且看的过程中,我希望自己思考一下如下的问题:
1:如果让我设计,我怎么玩?
2:原作者为什么这样设计?
3:它的底层实现是什么玩意?有什么特点?
4:平时使用的时候,需要注意些什么东西?
5:原设计有什么特别好玩的点?
注:玩的是JDK1.7版本
一:先上类的继承结构图
细细看上图,其实就能透露出一些关键的信息,比如:
1:实现Serializable接口,表示ArrayList是可序列化的
2:实现RandomAccess接口,表示ArrayList是可快速随机访问的
3:实现Cloneable接口,表示ArrayList是可以调用Object.clone方法的
4:实现Iterable接口,表示允许ArrayList使用迭代遍历的方式循环
二:再看一下他的底层实现数据结构
三:然后从源码中找点好玩的东西
从源码中可以看出ArrayList的底层数据结构是一个数组,所以,它所有的操作都是围绕着数组来玩的。
1)观察如下代码,我们可以了解到如下信息
private 表示不能被类外操作
transient 表示通过实现Serializable接口的方式来序列化时,被其标识的类变量可以不被序列化
Object[] 表示ArrayList的通用性
/**
* The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
* The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any
* empty ArrayList with elementData == EMPTY_ELEMENTDATA will be expanded to
* DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
*/
private transient Object[] elementData;
2)size表示数组中元素的个数,对于数组数据结构而言,数据长度相当重要
/**
* The size of the ArrayList (the number of elements it contains).
*
* @serial
*/
private int size;
3)观察如下源码,我们可以看到如下信息
ArrayList的无参构造函数,初始化的数组对象是一个空数组
ArrayList的有参构造函数,初始化的对象是根据指定的空间大小来分配数组的空间的
ArrayList是一个动态扩展的数据集合从 grow 方法中可见一二,并且当它的空间不够的时候会扩展为(大概是这样他还有一些最大最小长度的判断逻辑): 原总长度+原总长度的一半
当然ArrayList的元素的值也是有限的最大是 Integer.MAX_VALUE
/**
* Shared empty array instance used for empty instances.
*/
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
*/
public ArrayList() {
super();
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
/**
* Constructs an empty list with the specified initial capacity.
*
* @param initialCapacity the initial capacity of the list
* @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity
* is negative
*/
public ArrayList(int initialCapacity) {
super();
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
this.elementData = new Object[initialCapacity];
}
/**
* Appends the specified element to the end of this list.
*
* @param e element to be appended to this list
* @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
*/
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
/**
* Increases the capacity to ensure that it can hold at least the
* number of elements specified by the minimum capacity argument.
*
* @param minCapacity the desired minimum capacity
*/
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
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();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
/**
* The maximum size of array to allocate.
* Some VMs reserve some header words in an array.
* Attempts to allocate larger arrays may result in
* OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
*/
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
4)观察如下源代码,可以看到ArrayList是可以放null的,并且删除元素涉及到数据的移位复制操作是比较耗费性能的
/**
* Removes the first occurrence of the specified element from this list,
* if it is present. If the list does not contain the element, it is
* unchanged. More formally, removes the element with the lowest index
* <tt>i</tt> such that
* <tt>(o==null ? get(i)==null : o.equals(get(i)))</tt>
* (if such an element exists). Returns <tt>true</tt> if this list
* contained the specified element (or equivalently, if this list
* changed as a result of the call).
*
* @param o element to be removed from this list, if present
* @return <tt>true</tt> if this list contained the specified element
*/
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;
}
/*
* Private remove method that skips bounds checking and does not
* return the value removed.
*/
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
}
四:小结
通过观察ArrayList的源码,发现如下一些特点:
1:ArrayList的底层数据结构是数组,所有,数组这种数据结构的特点ArrayList应该也是具有的,这是他的本质
2:数组或者ArrayList这种数据结构的特点是,随机访问、循环遍历等性能好,指定位置插入或删除元素会涉及数组元素的复制,性能较差
3:ArrayList的底层数据是Object[],所以,具有很好的通用性,null也是可以存入ArrayList中的
4:ArrayList在添加元素的时候,首先会进行容量检测,如果不够会进行动态扩容
5:ArrayList使用的非常之多,使用起来也非常简单,不过看源码并不复杂,但是有些东西如果完全弄清楚也非易事,下面我会补充一些内容以供扫除阅读源码产生的一些障碍