ArrayList解析

ArrayList是我们实际开发中经常使用的集合，底层是采用数组实现的，是非线程安全的。
特点是能够动态扩容，每次扩容现有容量的50%。根据下标索引访问元素效率高，插入和删除元素效率较低。

1. ArrayList类结构

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
    //默认的初始容量大小
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    //空的数组对象
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    //空的数组对象，当调用默认构造函数时，使用此对象
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    //数据存放的数组对象，不参与序列化
    transient Object[] elementData;
    //当前元素个数
    private int size;
	//省略。。。
}

这里我们可以看到ArrayList继承自一个AbstractList抽象类，实现了List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable接口。

2. add(E e) 方法的源码

public boolean add(E e) {
	//首先进行容量检查是否够用
    ensureCapacityInternal(size + 1);
    elementData[size++] = e;
    return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
        return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }
    return minCapacity;
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    modCount++;//修改计数器
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}
private void grow(int minCapacity) {
    int oldCapacity = elementData.length;
    //关键在这里，旧的容量右移一位，相当于除以2，再加旧容量，结果作为新的容量
    //相当于每次扩容1.5倍。
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    //最后按新的容量copy一个新数组出来赋值给自己
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

3. add(int index, E element) 方法的源码

public void add(int index, E element) {
	//索引检查
    rangeCheckForAdd(index);
    //判断是否需要扩容
    ensureCapacityInternal(size + 1);
    //还是采用数组copy的方法实现
    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);
    elementData[index] = element;
    size++;
}

DIY一个MyArrayList

这里只是按自己的理解简单的做了一个实现，主要想自己动手实现一下数组的动态扩容和使用System.arraycopy()这个方法。

package com.liutc.demo.list;

import java.util.Arrays;

/**
 * @Author liutc
 * @Date 2020-05-23
 */
public class MyArrayList<E> {

    /**
     * 默认初始容量
     */
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    /**
     * 默认空数组
     */
    private static final Object[] DEFAULT_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    private Object[] elementData;
    private int size;

    public MyArrayList() {
        elementData = DEFAULT_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

    public MyArrayList(int originalSize) {
        if (originalSize <= 0) {
            elementData = DEFAULT_EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
            elementData = new Object[originalSize];
        }
    }

    /**
     * 添加元素
     * @param e
     */
    public void add(E e) {
        if (size == 0) {
            elementData = new Object[DEFAULT_CAPACITY];
        } else {
            grew(size + 1);
        }
        elementData[size++] = e;
    }

    /**
     * 在制定索引位置添加元素
     * @param index
     * @param e
     */
    public void add(int index, E e) {
        if (index > size || index < 0) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("index: " + index + ", size: " + size);
        }

        if (size == 0) {
            elementData = new Object[DEFAULT_CAPACITY];
        } else {
            grew(size + 1);
            System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);
        }
        elementData[index] = e;
        size++;
    }

    /**
     * 扩容
     * @param minSize
     */
    private void grew(int minSize) {
        int oldSize = elementData.length;
        if (minSize - oldSize > 0) {
            int newSize = oldSize + (oldSize >> 1);
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, newSize);
        }
    }

    /**
     * 获取制定索引位置的元素
     * @param index
     * @return
     */
    public E get(int index) {
        if (index > size || index < 0) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("index: " + index + ", size: " + size);
        }

        return (E) elementData[index];
    }

    /**
     * 删除制定索引位置的元素
     * @param index
     * @return
     */
    public E remove(int index) {
        if (index > size || index < 0) {
            throw new IndexOutOfBoundsException("index: " + index + ", size: " + size);
        }
        Object data = elementData[index];
        System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, size - index - 1);

        size--;

        return (E) data;
    }

    /**
     * 返回大小
     * @return
     */
    public int size() {
        return size;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return Arrays.toString(Arrays.copyOf(elementData, size));
    }
}