ArrayList-源码解读

Myth丶恋晨 2023-09-30 21:42 3阅读 0赞

## 简介： ##

`ArrayList`是 `List` 接口的一个实现类，它是程序中最常见的一种集合。

![在这里插入图片描述][6bc3cabe60914c58836acd2bd6a71442.png]

在 ArrayList 内部封装了一个长度可变的`数组`对象，当存入的元素超过数组长度时，ArrayList 会在内存中分配一个更大的数组来存储这些元素，因此可以将 ArrayList 集合看作一个长度可变的数组。

正是由于 ArrayList 内部的数据存储结构是数组形式，在增加或删除指定位置的元素时，会创建新的数组，效率比较低，因此不适合做大量的增删操作。但是，这种数组结构允许程序通过索引的方式来访问元素，因此使用 ArrayList 集合在遍历和查找元素时显得非常高效。

以下我会通过一个简单的 `Demo` 去阅读 ArrayList 的源码，分析它为什么可以自动扩容

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## 源码解析 ##

**结论（先给出结论便于理解）：**

*  1）ArrayList 中维护了一个 `Object 类型`的数组 `elementData`
 *  2）当创建 ArrayList 对象时，如果使用的是无参构造器，则初始 elementData 容器为 `0`，第一次添加，则扩容 elementData 为 `10`，如需再次扩容，则扩容 elementData 为 \`1.5 倍
 *  3）如果使用的是指定大小的构造器，则初始 elementData 容器为`指定大小`，如果需要扩容，则直接扩容 elementData 为 `1.5 倍`

`PS：以下源码来源于 JDK1.8`

这里我写了一个测试方法，通过 debug 的方式去阅读源码，打上断点，运行

![在这里插入图片描述][bf7c9df83ebc4e399f8d1af1836614c8.png]

如果你是使用 `IDEA` 通过 `Debug`去阅读源码的话，建议把箭头所指的`勾选`给去掉，这样看到的信息会比较全一点。

![在这里插入图片描述][0399ff269fc94fa48979322892d6e523.png]

先执行以下这行代码

// 使用无参构造创建 ArrayList 对象
            ArrayList list = new ArrayList();

**无参构造方法源码：**

程序会走到 `ArrayList` 类的无参构造方法中，执行 `this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;` 这样一段代码

![在这里插入图片描述][6059ee9995a7463a8db1dee6cede9801.png]

跟进 `DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA` ，它默认是一个`空的 Object[]`数组对象。

![在这里插入图片描述][31a8e0c3f1814e51ac883bdad74ab2c3.png]

所以在使用无参构造创建 `ArrayList` 对象时，`ArrayList` 对象中的 `elementData` 属性`初始化`的时候就是一个 `Object 类型的空数组`。

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接着执行以下代码往集合中添加元素

// 添加元素
            list.add(1);

**add() 方法源码：**

进入 ArrayList 类的 `add` 方法中

![在这里插入图片描述][800dbe46afc64cf5910af18cfeac68b0.png]

该方法中做了两件事：

*  ① 确定当前集合是否需要扩容；
 *  ② 对数组的下一个坐标进行赋值

这里最主要的就是 `ensureCapacityInternal()` 这个方法，进入该方法

![在这里插入图片描述][8e523939effb4469ac4b7e7e831f82da.png]

*  ① 会先判断 `elementData` 是否为`空集合 {}`，
    
     *  如果为空集合的话就需要确定最小容量 `minCapacity`，跟进 `DEFAULT_CAPACITY` 属性发现默认为 `10`  
        ![在这里插入图片描述][448dc9a8c9e8436dbcbf8a6b42afcf93.png]  
        方法参数`minCapacity` 等于 `size + 1`，所以说`如果没有指定集合长度，在第一次添加元素的时候，集合初始化大小为 10`
 *  ② 再进入到 `ensureExplicitCapacity()` 该方法中

![在这里插入图片描述][ed9bac7b1a504709aba6f8c1f842bd8f.png]

该方法

*  ① `modCount++`，modCount 是用于记录当前集合被修改的次数，它的意义就是为了防止多个线程同时去修改而出现异常  
    ![在这里插入图片描述][6b75ef0cece54295af58f290888a2340.png]
 *  ② 判断最小容量是否大于当前集合的容量
    
     *  如果大于，则进入真正的扩容`grow()`方法
     *  如果小于，则表示不需要扩容

![在这里插入图片描述][a59e73e220d7461ca59f8cd017c1870f.png]

以上代码就是底层扩容的核心了，大概逻辑如下：

*  ① 第一次扩容 `newCapacity` = `最小容量`
 *  ② 第二次及其以后，都是按照集合大小的 `1.5 倍`进行扩容
 *  ③ 扩容使用的是 `Arrays.copyOf()` 方法

`grow()` 方法执行完以后，回到 `add()` 方法中，`elementData` 就有空间了，如果是使用无参构造创建的集合，并且第一次添加元素，那么 `elementData = [null,null,null,null,null,null,null,null,null,null]`。

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接着执行是有参构造的代码

// 使用有参构造创建 ArrayList 对象，指定大小为 5
            ArrayList initList = new ArrayList(5);
            // 添加元素
            initList.add(1);

**有参构造方法源码：**

![在这里插入图片描述][892caf4a2b984835a996a716c0b1afcb.png]

这段代码的逻辑就是将 elementData 赋值为指定大小的 Object 数组对象，指定大小为负数的话就会抛出异常

之后又进入 add() 方法中

## 结论 ##

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