Java|java集合之ArrayList详解 list|ArrayList|java

虽说做java开发有一两年了，但是对集合（collection）真的了解吗？老话说的好：温故而知新。今天又来看看java这些集合归纳一下。
我们都知道java存储集合的方式有很多，数组、ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap、HashTable等等，我们今天先来了解下List--ArrayList。
介绍List之前，我们先来说说数组，比如：String[] arrayString = new String[10]; 我们声明一个存放String类型的数组，长度为10（固定长度，如果没有占满我们的内存还是10个长度的（浪费空间），如果超出会报错的因为长度是固定的哦），我们的数组缺点就是固定长度，但是优点也是很明显的，想要获取指定位置的内容时直接通过下标就能快速获取到数据。那么我们声明变量时也不知道这个变量的长度时怎么办？就要靠我们的ArrayList了。
我们先来看下ArrayList继承关系（我用的jdk1.8）：

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【Java|java集合之ArrayList详解】 我们可以看到ArrayList间接的实现了List接口，直接实现了Cloneable、Serializable等接口和继承了某些类，这样我们就能大概了解了ArrayList有那些功能了，通过实现Cloneable接口，我们猜想应该是可以进行clone的，实现Serializable猜想是进行了序列化的，实现List接口说明是可以进行增删对象的。这是你对一个类的大概理解，接下来我们重点去看下java是怎么实现List接口中对对象的操作的。

/** * Default initial capacity. */ //默认的初始化容量，就是能存多少数据 private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; /** * Shared empty array instance used for empty instances. */ //这是一个空数组 private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = https://www.it610.com/article/{}; /** * Shared empty array instance used for default sized empty instances. We * distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when * first element is added. */ //这也是一个空数组 private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; /** * 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 == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA * will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added. */ //这个是ArrayList维护的数据，其实都是放到这里面的，也就是说ArrayList本质是Object[] transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access/** * The size of the ArrayList (the number of elements it contains). * * @serial */ //这个是这个list的size，也就是Object[]存放数据的长度 private int size;

我们可以看到ArrayList其实维护的是一个Object[] elementData来存储数据的，有人肯定会想数组不是固定长度的吗？我们待着这个问题来看下源码是如何实现这个的。

public static void main(String[] args){ //声明一个可变的list List arrayList = new ArrayList<>(); String abc = new String("abc"); String bcd = new String("bcd"); //add一个对象到list中 arrayList.add(abc); arrayList.add(bcd); //在指定位置插入对象 arrayList.add(0,"abcd"); return; }

这是我们平常使用List的步骤，我们一步一步来看。
一：首先是初始化我们的ArrayList对象
List arrayList = new ArrayList<>(); //这一步jdk帮我们做了什么？

/** * Constructs an empty list with an initial capacity of ten. */ public ArrayList() { this.elementData = https://www.it610.com/article/DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; }

初始化时，jdk只是把一个空数组赋给了elementData，但是ArrayList中不止这一个构造方法，我们一起来看一下其他的。

/** * Constructs an empty list with the specified initial capacity. * * @paraminitialCapacitythe initial capacity of the list * @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity *is negative */ //这个构造方法，指定了一个初始化容量，就是elementData的长度 public ArrayList(int initialCapacity) { if (initialCapacity > 0) { this.elementData = https://www.it610.com/article/new Object[initialCapacity]; } else if (initialCapacity == 0) { this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } else { throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); } }/** * Constructs a list containing the elements of the specified * collection, in the order they are returned by the collection's * iterator. * * @param c the collection whose elements are to be placed into this list * @throws NullPointerException if the specified collection is null */ //这个是将其他的collection放到了这个list中 public ArrayList(Collection c) { elementData = https://www.it610.com/article/c.toArray(); if ((size = elementData.length) != 0) { // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652) if (elementData.getClass() != Object[].class) elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); } else { // replace with empty array. this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; } }

一个是指定了一个初始化容量也就是elementData的长度，另一个构造方法是将一个collection拼接到了list中。
二：arrayList.add(new String("abc")); 是如何动态添加对象的？我们默认我们没有初始化容量，也就是elementData = https://www.it610.com/article/{}空数组

/** * Appends the specified element to the end of this list. * * @param e element to be appended to this list * @return true (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) { ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity)); }private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) { if (elementData =https://www.it610.com/article/= DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); } return 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); //我们可以看到newCapacity这个是新容量，增长的长度是size >> 1（也就是size/2的增长） //如果我们之前的长度是初始化的长度10，那么我们增长为10 + (10 >> 1)也就是15 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 = https://www.it610.com/article/Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); }

我们把所有用到的方法都贴了出来，我们一个一个看，首先是add方法：
我们会发现上来先调用了一个ensureCapacityInternal(int minCapacity)方法，先不管，然后就是elementData[size++] = e，我们的对象被放到elementData数组中了，但是我们初始化是elementData明明是个{}(空数组)啊，这时候我们去看下上面的方法具体执行了什么操作才使elementData真正的初始化为了new Object[int]的。最后我们会看到grow()方法中的最后一行elementData进行了赋值操作，接着看我们的Arrays.copyof，然而我们的copy到新数组的长度是多少？（也就是我们list增长容量是多少？），我们主要看我们的grow方法中的newCapacity变量（新数据容量）最后是多少？int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); //我们可以看到newCapacity这个是新容量，增长的长度是size >> 1（也就是size/2的增长），比如：如果我们之前的长度是初始化的长度10，那么我们增长为10 + (10 >> 1)也就是15

/** * Copies the specified array, truncating or padding with nulls (if necessary) * so the copy has the specified length.For all indices that are * valid in both the original array and the copy, the two arrays will * contain identical values.For any indices that are valid in the * copy but not the original, the copy will contain null. * Such indices will exist if and only if the specified length * is greater than that of the original array. * The resulting array is of the class newType. * * @param the class of the objects in the original array * @param the class of the objects in the returned array * @param original the array to be copied * @param newLength the length of the copy to be returned * @param newType the class of the copy to be returned * @return a copy of the original array, truncated or padded with nulls *to obtain the specified length * @throws NegativeArraySizeException if newLength is negative * @throws NullPointerException if original is null * @throws ArrayStoreException if an element copied from *original is not of a runtime type that can be stored in *an array of class newType * @since 1.6 */ public static T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class newType) { @SuppressWarnings("unchecked") T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class) ? (T[]) new Object[newLength] : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength); System.arraycopy(original, 0, copy, 0, Math.min(original.length, newLength)); return copy; }

这个方法是copy数组的实现，所以我们每次add其实就是将原来的数组copy到一个新数组中的。
总结一下：我们的动态数组，每次add的时候都将旧数组中的值copy到一个新数组中，然而我们的新数组的长度是怎样变化的呢？第一次我们进行初始化数组操作，长度为10，随后再次add时，我们按照 size + (size >> 1)增长