简介
ArrayList是一种以数组实现的List，与数组相比，它具有动态扩展的能力，因此也可称之为动态数组。 继承体系![]()
ArrayList实现了List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable等接口。 ArrayList实现了List，提供了基础的添加、删除、遍历等操作。 ArrayList实现了RandomAccess，提供了随机访问的能力。 ArrayList实现了Cloneable，可以被克隆。 ArrayList实现了Serializable，可以被序列化。 源码解析属性/** * 默认容量 */ private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; /** * 空数组，如果传入的容量为0时使用 */ private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; /** * 空数组，传传入容量时使用，添加第一个元素的时候会重新初始为默认容量大小 */ private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; /** * 存储元素的数组 */ transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access /** * 集合中元素的个数 */ private int size;
（1）DEFAULT_CAPACITY 默认容量为10，也就是通过new ArrayList()创建时的默认容量。 （2）EMPTY_ELEMENTDATA 空的数组，这种是通过new ArrayList(0)创建时用的是这个空数组。 （3）DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 也是空数组，这种是通过new ArrayList()创建时用的是这个空数组，与EMPTY_ELEMENTDATA的区别是在添加第一个元素时使用这个空数组的会初始化为DEFAULT_CAPACITY（10）个元素。 （4）elementData 真正存放元素的地方，使用transient是为了不序列化这个字段。 至于没有使用private修饰，后面注释是写的“为了简化嵌套类的访问”，但是楼主实测加了private嵌套类一样可以访问。 private表示是类私有的属性，只要是在这个类内部都可以访问，嵌套类或者内部类也是在类的内部，所以也可以访问类的私有成员。 （5）size 真正存储元素的个数，而不是elementData数组的长度。 ArrayList(int initialCapacity)构造方法传入初始容量，如果大于0就初始化elementData为对应大小，如果等于0就使用EMPTY_ELEMENTDATA空数组，如果小于0抛出异常。 public ArrayList(int initialCapacity) { if (initialCapacity > 0) { // 如果传入的初始容量大于0，就新建一个数组存储元素 this.elementData = new Object[initialCapacity]; } else if (initialCapacity == 0) { // 如果传入的初始容量等于0，使用空数组EMPTY_ELEMENTDATA this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } else { // 如果传入的初始容量小于0，抛出异常 throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: " + initialCapacity); } }
ArrayList(Collection c)构造方法传入集合并初始化elementData，这里会使用拷贝把传入集合的元素拷贝到elementData数组中，如果元素个数为0，则初始化为EMPTY_ELEMENTDATA空数组。 /** * 把传入集合的元素初始化到ArrayList中 */ public ArrayList(Collection<? extends E> c) { // 集合转数组 elementData = c.toArray(); if ((size = elementData.length) != 0) { // 检查c.toArray()返回的是不是Object[]类型，如果不是，重新拷贝成Object[].class类型 if (elementData.getClass() != Object[].class) elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); } else { // 如果c的空集合，则初始化为空数组EMPTY_ELEMENTDATA this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } }
add(E e)方法添加元素到末尾，平均时间复杂度为O(1)。 public boolean add(E e) { // 检查是否需要扩容 ensureCapacityInternal(size + 1); // 把元素插入到最后一位 elementData[size++] = e; return true; } private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity)); } private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) { // 如果是空数组DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，就初始化为默认大小10 if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } return minCapacity; } private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { modCount++; if (minCapacity - elementData.length > 0) // 扩容 grow(minCapacity); } private void grow(int minCapacity) { int oldCapacity = elementData.length; // 新容量为旧容量的1.5倍 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 如果新容量发现比需要的容量还小，则以需要的容量为准 if (newCapacity - minCapacity < 0) newCapacity = minCapacity; // 如果新容量已经超过最大容量了，则使用最大容量 if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // 以新容量拷贝出来一个新数组 elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); }
（1）检查是否需要扩容； （2）如果elementData等于DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA则初始化容量大小为DEFAULT_CAPACITY； （3）新容量是老容量的1.5倍（oldCapacity + (oldCapacity >> 1)），如果加了这么多容量发现比需要的容量还小，则以需要的容量为准； （4）创建新容量的数组并把老数组拷贝到新数组； add(int index, E element)方法添加元素到指定位置，平均时间复杂度为O(n)。 public void add(int index, E element) { // 检查是否越界 rangeCheckForAdd(index); // 检查是否需要扩容 ensureCapacityInternal(size + 1); // 将inex及其之后的元素往后挪一位，则index位置处就空出来了 System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index); // 将元素插入到index的位置 elementData[index] = element; // 大小增1 size++; } private void rangeCheckForAdd(int index) { if (index > size || index < 0) throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index)); }
（1）检查索引是否越界； （2）检查是否需要扩容； （3）把插入索引位置后的元素都往后挪一位； （4）在插入索引位置放置插入的元素； （5）大小加1； addAll(Collection c)方法求两个集合的并集。 /** * 将集合c中所有元素添加到当前ArrayList中 */ public boolean addAll(Collection<? extends E> c) { // 将集合c转为数组 Object[] a = c.toArray(); int numNew = a.length; // 检查是否需要扩容 ensureCapacityInternal(size + numNew); // 将c中元素全部拷贝到数组的最后 System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew); // 大小增加c的大小 size += numNew; // 如果c不为空就返回true，否则返回false return numNew != 0; }
（1）拷贝c中的元素到数组a中； （2）检查是否需要扩容； （3）把数组a中的元素拷贝到elementData的尾部； get(int index)方法获取指定索引位置的元素，时间复杂度为O(1)。 public E get(int index) { // 检查是否越界 rangeCheck(index); // 返回数组index位置的元素 return elementData(index); } private void rangeCheck(int index) { if (index >= size) throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index)); } E elementData(int index) { return (E) elementData[index]; }
（1）检查索引是否越界，这里只检查是否越上界，如果越上界抛出IndexOutOfBoundsException异常，如果越下界抛出的是ArrayIndexOutOfBoundsException异常。 （2）返回索引位置处的元素； remove(int index)方法删除指定索引位置的元素，时间复杂度为O(n)。 public E remove(int index) { // 检查是否越界 rangeCheck(index); modCount++; // 获取index位置的元素 E oldValue = elementData(index); // 如果index不是最后一位，则将index之后的元素往前挪一位 int numMoved = size - index - 1; if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); // 将最后一个元素删除，帮助GC elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work // 返回旧值 return oldValue; }
（1）检查索引是否越界； （2）获取指定索引位置的元素； （3）如果删除的不是最后一位，则其它元素往前移一位； （4）将最后一位置为null，方便GC回收； （5）返回删除的元素。 可以看到，ArrayList删除元素的时候并没有缩容。 remove(Object o)方法删除指定元素值的元素，时间复杂度为O(n)。 public boolean remove(Object o) { if (o == null) { // 遍历整个数组，找到元素第一次出现的位置，并将其快速删除 for (int index = 0; index < size; index++) // 如果要删除的元素为null，则以null进行比较，使用== if (elementData[index] == null) { fastRemove(index); return true; } } else { // 遍历整个数组，找到元素第一次出现的位置，并将其快速删除 for (int index = 0; index < size; index++) // 如果要删除的元素不为null，则进行比较，使用equals()方法 if (o.equals(elementData[index])) { fastRemove(index); return true; } } return false; } private void fastRemove(int index) { // 少了一个越界的检查 modCount++; // 如果index不是最后一位，则将index之后的元素往前挪一位 int numMoved = size - index - 1; if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); // 将最后一个元素删除，帮助GC elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work }
（1）找到第一个等于指定元素值的元素； （2）快速删除； fastRemove(int index)相对于remove(int index)少了检查索引越界的操作，可见jdk将性能优化到极致。 总结（1）ArrayList内部使用数组存储元素，当数组长度不够时进行扩容，每次加一半的空间，ArrayList不会进行缩容； （2）ArrayList支持随机访问，通过索引访问元素极快，时间复杂度为O(1)； （3）ArrayList添加元素到尾部极快，平均时间复杂度为O(1)； （4）ArrayList添加元素到中间比较慢，因为要搬移元素，平均时间复杂度为O(n)； （5）ArrayList从尾部删除元素极快，时间复杂度为O(1)； （6）ArrayList从中间删除元素比较慢，因为要搬移元素，平均时间复杂度为O(n)； （7）ArrayList支持求并集，调用addAll(Collection c)方法即可；
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