JDK8中ArrayList的工作原理剖析

ArrayList也是在Java开发中使用频率非常高的一个类，内部是基于数组的动态管理的方式来实现的。数组在内存里面是一块连续的存储空间，其优势是基于下标的随机访问和遍历是非常高效的。

JDK8源码中的ArrayList类结构定义如下：

（1）继承了AbstractList实现了List接口是一个数组队列拥有了List基本的的增删改查功能

（2）实现了RandomAccess接口拥有随机读写的功能

（3）实现了Cloneable接口可以被克隆

（4）实现了Serializable了接口并重写了序列化和反序列化方法，使得ArrayList可以拥有更好的序列化的性能。

ArrayList中的成员变量和几个构造方法如下：

在了解了它的成员变量和构造函数之后，我们再来看下几个常用的方法：

（一）添加

添加有两个方法，第一个add(E e)方法的调用链涉及5个方法，分别如下：

这里一步步分析，在调用了add(E e)的方法第一步，我们看到了它调用了ensureCapacityInternal(size + 1)方法，在这个方法里面首先判断了数组是不是一个长度为0的空数组，如果是的话就给它容量赋值为默认的容量大小也就是10，然后调用了ensureExplicitCapacity方法，这个方法里面记录了modCount+1之后，并判断了当前的容量是否小于数组当前的长度，如果大于当前数组的长度就开始进行扩容操作调用方法 grow(minCapacity)，扩容的长度是增加了原来数组数组的一半大小，然后并判断了是否达到了数组扩容的上限并赋值，接着把旧数组的数据拷贝到扩容后的新数组里面再次赋值给旧数组，最后把新添加的元素赋值给了扩容后的size+1的位置里面。

接着看第2个add方法：

这里面用到了 System.arraycopy方法，参数含义如下：

（原数组,原数组的开始位置，目标数组，目标数组的的开始位置，拷贝的个数)

(注：如果想了解关于Java里面数组拷贝的几种方式，请参考我的上一篇文章。)

这里面主要是给指定位置添加一个元素，ArrayList首先检查是否索引越界，如果没有越界，就检查是否需要扩容，然后将index位置之后的所有数据，整体拷贝到index+1开始的位置，然后就可以把新加入的数据放到index这个位置，而index前面的数据不需要移动，在这里我们可以看到给指定位置插入数据ArrayList是一项大动作比较耗性能。

（二）移除

（1）根据下标移除

（2）根据元素移除

remove方法与add(int index, E element)正好是一个相反的操作过程，移除一个元素，会影响到一批数据的位置移动，所以也是比较耗性能的。

（三）查询

（四）修改

（五）清空方法

clear方法是把每个元素的值赋值为null，便于gc回收

（六）瘦身方法

该方法主要将数组空间缩减，去掉数组里面的null值。 Arrays.copyOf方法参数含义：（原数组，拷贝的个数）

（七）是否包含

这里面主要是分两种情况null值的遍历和非null的遍历遍历，如果查询到就返回下标位置，否则就返回-1，然后与0相比，大于0就存在，小于0就是不存在。

总结：

本文介绍了JDK8中的ArrayList的工作原理和常用方法分析，此外ArrayList非线程安全，所以需要多线程的场景下，请使用jdk自带并发List结构或者Guava，Apache Common等工具包提供的List集合。基于数组实现的List在随机访问和遍历的效率比较高，但在插入指定和删除指定元素的时候效率比较低，而这正好和链表相反，链表的的查询和随机遍历效率较低，但插入和删除指定位置元素的效率比较高，这也是为什么HashMap中同时使用两种数据结构来优势互补的原因。