集合详解（二）----ArrayList源代码剖析（JDK1.7）
集合详解（二）----ArrayList源代码剖析（JDK1.7）
ArrayList
ArrayList是List类的一个典型的实现，是基于数组实现的List类，因此，ArrayList封装了一个动态的、可变长度的Object[]数组。ArrayList是通过initialCapacity参数来设置数组长度的，当向ArrayList添加的数据超出了ArrayList的长度之后，initialCapacity会自动增加。
私有属性
ArrayList定义了两个私有属性：
//elementData存储ArrayList内的元素，size表示它包含的元素的数量。
private transient Object[] elementData;
private int size;其中有一个关键字：transient：Java的serialization提供了一种持久化对象实例的机制。当持久化对象时，可能有一个特殊的对象数据成员，我们不想用serialization机制来保存它。为了在一个特定对象的一个域上关闭serialization，可以在这个域前加上关键字transient。
public class UserInfo implements Serializable {
private static final long serialVersionUID = 996890129747019948L;
private String name;
private transient String psw;
public UserInfo(String name, String psw) {
this.name = name;
this.psw = psw;
}
public String toString() {
return "name=" + name + ", psw=" + psw;
}
}
public class TestTransient {
public static void main(String[] args) {
UserInfo userInfo = new UserInfo("张三", "123456");
System.out.println(userInfo);
try {
// 序列化，被设置为transient的属性没有被序列化
ObjectOutputStream o = new ObjectOutputStream(new FileOutputStream(
"UserInfo.out"));
o.writeObject(userInfo);
o.close();
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
e.printStackTrace();
}
try {
// 重新读取内容
ObjectInputStream in = new ObjectInputStream(new FileInputStream(
"UserInfo.out"));
UserInfo readUserInfo = (UserInfo) in.readObject();
//读取后psw的内容为null
System.out.println(readUserInfo.toString());
} catch (Exception e) {
// TODO: handle exception
e.printStackTrace();
}
}
}被标记为transient的属性在对象被序列化的时候不会被保存。
构造方法
ArrayList提供了三种方式的构造器。
// ArrayList带容量大小的构造函数。
public ArrayList(int initialCapacity) {
super();
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
this.elementData = new Object[initialCapacity];
}
//ArrayList无参数构造参数，默认容量10
public ArrayList() {
super();
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
// 创建一个包含collection的ArrayList
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray(); //调用toArray()方法把collection转换成数组
size = elementData.length; //把数组的长度赋值给ArrayList的size属性
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
}在这有一个地方需要注意下，就是在JDK1.6中无参数的构造方法是这么写的：
// ArrayList无参构造函数。默认容量是10。
public ArrayList() {
this(10);
} 在1.7前，会默认在内存中直接分配10个空间，但是在1.7有了改变，会先在内存中分配一个对象的内存空间，但是这个对象是没有长度的。但是在你进行添加的时候，默认的会去拿对象的默认大小来作比较。
ArrayList的动态扩容（核心）
当ArrayList进行add操作的时候，如果添加的元素超出了数组的长度，怎么办？
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}add方法会去调用下面的方法，根据传入的最小需要容量minCapacity来和数组的容量长度对比，若minCapactity大于或等于数组容量，则需要进行扩容。
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
//超出了数组可容纳的长度，需要进行动态扩展
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}扩容的时候会去调用grow()方法来进行动态扩容，在grow中采用了位运算，我们知道位运算的速度远远快于整除运算：
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
//这才是动态扩展的精髓，看到这个方法，ArrayList瞬间被打回原形
private void grow(int minCapacity) {
int oldCapacity = elementData.length;
//首先得到数组的旧容量，然后进行oldCapacity + (oldCapacity >> 1)，将oldCapacity 右移一位，其效果相当于oldCapacity /2，整句的结果就是设置新数组的容量扩展为原来数组的1.5倍
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
//再判断一下新数组的容量够不够，够了就直接使用这个长度创建新数组，
//不够就将数组长度设置为需要的长度
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
//判断有没超过最大限制，如果超出限制则调用hugeCapacity
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
//将原来数组的值copy新数组中去， ArrayList的引用指向新数组
//这儿会新创建数组，如果数据量很大，重复的创建的数组，那么还是会影响效率，
//因此鼓励在合适的时候通过构造方法指定默认的capaticy大小
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}有一点需要注意的是，容量拓展，是创建一个新的数组，然后将旧数组上的数组copy到新数组，这是一个很大的消耗，所以在我们使用ArrayList时，最好能预计数据的大小，在第一次创建时就申请够内存。
看一下JDK1.6的动态扩容的实现原理：
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
int oldCapacity = elementData.length;
if (minCapacity > oldCapacity) {
Object oldData[] = elementData;
int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;
if (newCapacity < minCapacity)
newCapacity = minCapacity;
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
}从代码上，我们可以看出区别： 第一：在容量进行扩展的时候，其实例如整除运算将容量扩展为原来的1.5倍加1，而jdk1.7是利用位运算，从效率上，jdk1.7就要快于jdk1.6。 第二：在算出newCapacity时，其没有和ArrayList所定义的MAX_ARRAY_SIZE作比较，为什么没有进行比较呢，原因是jdk1.6没有定义这个MAX_ARRAY_SIZE最大容量，也就是说，其没有最大容量限制的，但是jdk1.7做了一个改进，进行了容量限制。