原始碼解析java集合框架，ArrayList原始碼

arraylist是list介面下的乙個實現類，arraylist是乙個動態陣列，底層資料結構為可以動態增長的陣列，相比陣列來說，arraylist可以動態的增加刪除元素，有成熟的擴容演算法。

如圖，為arraylist資料結構，是乙個記憶體連續且緊湊的陣列。arraylist訪問元素時間複雜度為o(1)，插入、刪除需要移動大量元素，時間複雜度為o(n)，arraylist適合儲存及訪問資料，不適合操作頻繁的資料儲存。

arraylist非執行緒安全，多執行緒中不能使用arraylist，可使用vector。

1、構造方法

1.1 無參構造方法

public arraylist()

無參構造方法，裡面只有乙個賦值操作，把 defaultcapacity_empty_elementdata 賦值給elementdata，我們來看看它們都是什麼：

transient object elementdata; // non-private to simplify nested class access

private static final object defaultcapacity_empty_elementdata = {};

elementdata 是乙個object陣列，用來儲存arraylist元素，可見，arraylist底層就是乙個動態陣列。

defaultcapacity_empty_elementdata 是乙個空陣列，所以，呼叫無參構造方式只是新建乙個空object陣列。

1.2 有參構造方法

public arraylist(int initialcapacity)  else if (initialcapacity == 0)  else 
}

傳入初始容量引數的構造方法，引數為整形，代表初始化object陣列長度。可以看到，當引數為0時，同樣給 elementdata 賦值了乙個空object陣列。當大於0時，新建相應長度的陣列。

2、arraylist的新增元素方法

2.1 public boolean add(e e)

public boolean add(e e)

傳入需要新增的元素e，elementdata[size++] = e 把元素放置陣列size++位置，緊接在後面。

ensurecapacityinternal(size + 1); 為arraylist擴容，擴容是arraylist中尤為重要且相對複雜的部分。

private void ensurecapacityinternal(int mincapacity) 
private static int calculatecapacity(object elementdata, int mincapacity) 
return mincapacity;
}/** default initial capacity.  */
private static final int default_capacity = 10;

calculatecapacity() 方法傳入了新增元素後的容量mincapacity，也就是size++，和當前object陣列elementdata。先判斷elementdata是否為空，如果為空則返回mincapacity與default_capacity中較大者，default_capacity是arraylist初始化最小的容量，default_capacity值為10，所以，arraylist的容量最小為10。

再來看ensureexplicitcapacity()方法：

protected transient int modcount = 0;
private void ensureexplicitcapacity(int mincapacity)

ensureexplicitcapacity()方法傳入了mincapacity與default_capacity比較之後的值，先是做判斷，如果當前陣列長度不夠，則呼叫grow()方法擴容，如果足夠則不擴容。

private void grow(int mincapacity)

grow()方法是arraylist真正擴容方法，oldcapacity >> 1 位移運算，相當於oldcapacity * 0.5，所以擴容後新的容量為1.5倍，每次增長0.5倍，最後使用arrays工具類構建新的容量更大的陣列。

2.2 public void add(int index, e element)

這個add()方法傳入了兩個引數，乙個是所增加的元素，和新元素插入的位置索引index。

public void add(int index, e element)

首先對index索引位置檢驗，不能超過陣列長度，不能傳負數，否則拋異常。

然後以同樣的方式1.5倍擴容，再使用本地native方法system.arraycopy()把index後所有元素向後移動1，再把element元素插入到index位置，陣列長度加1，相對上乙個add()方法多了乙個移動元素操作，很大可能需要移動大量元素，時間複雜度增加o(n)。

擴容機制小結

如果arraylist初始化沒指定容量，則最初arraylist為空的陣列，新增元素後初始化容量為10，當容量不夠了每次增加0.5倍。

如果初始化指定容量則新建相應長度的資料，再往裡新增元素，容量不夠再每次增加0.5倍。

3、arraylist的獲取元素方法get(index)

public e get(int index)

獲取元素方法很簡單，先對索引位置檢驗，是否超出陣列長度，否則拋異常outofindex。

然後直接返回相應位置的元素，獲取操作非常簡便，時間複雜度很低，效能高。

4、arraylist的移除元素方法remove(index)、remove(object)

public e remove(int index)

方法返回的是所移除的元素，同樣還是使用system.arraycopy()大量向前移動元素。

public boolean remove(object o) 
} else 
}return false;
}

這個方法傳入的是要刪除的元素值，思路是根據元素值匹配到元素所在的索引位置index，再向前移動後面的元素。

可見，移除元素同樣需要移動大量的元素，時間複雜度大。

後語，arraylist底層就是物件陣列，新增和移除元需要移動大量元素，效率低。相反，查詢操作效率十分高，只需返回對應索引的元素。

arraylist適合存放查詢資料，不適合有刪減改動的資料。

原始碼解析java集合框架，ArrayList原始碼

Java集合之 Map原始碼解析

java 集合框架迭代器的原理及原始碼解析

集合 LinkedList原始碼解析

原始碼解析java集合框架，ArrayList原始碼

Java集合之 Map原始碼解析

java 集合框架 迭代器的原理及原始碼解析

集合 LinkedList原始碼解析

相關推薦

java 集合框架迭代器的原理及原始碼解析