前言

今天介绍经常使用的一个Java集合类——ArrayList（基于JDK1.8.0_121）。ArrayList在工作和日常面试中经常被使用或者提到。总的来说，工作中使用ArrayList主要是因为动态数组的方便性，面试中出现ArrayList经常是和LinkedList/Vector一起出现，分析这三种集合的异同。

ArrayList类图

图片是直接从IntelliJ中导出来的，其中：蓝色线条意味着继承，绿色线条意味着接口实现。

ArrayList源码剖析

ArrayList定义

public class ArrayList
    
      extends AbstractList
     
              implements List
      
       , RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
      
     
    

我们首先需要明白并且牢记在内心的是，ArrayList本质上是一个数组，但是与Java中基础的数组所不同的是，它能够动态增长自己的容量。

通过ArrayList的定义，可以知道ArrayList继承了AbstractList，同时实现了List,RandomAccess,Cloneable和java.io.Serializable接口。

继承了AbstractList类，实现了List，意味着ArrayList是一个数组队列，提供了诸如增删改查、遍历等功能。

实现了RandomAccess接口，意味着ArrayList提供了随机访问的功能。RandomAccess接口在Java中是用来被List实现，用来提供快速访问功能的。在ArrayList中，即我们可以通过元素的序号快速获取元素对象。实现了Cloneable接口，意味着ArrayList实现了clone()函数，能被克隆。实现了java.io.Serializable接口，意味着ArrayList能够通过序列化进行传输。

ArrayList关键属性

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;transient Object[] elementData;private int size;

(1)ArrayList的默认容量为10；

(2)elementData是"Object类型的数组"，所有ArrayList元素都保存在elementData中。在ArrayList中，elementData是一个动态数组。需要注意的是，ArrayList通过构造函数ArrayList(int initialCapacity)定义初始量initialCapacity；(3)size是动态数组的实际大小。

//ArrayList带容量的构造函数public ArrayList(int initialCapacity) {    if (initialCapacity > 0) {    //新建一个容量为initialCapacity的数组        this.elementData = new Object[initialCapacity];    } else if (initialCapacity == 0) {        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;    } else {        throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+                                           initialCapacity);    }}//ArrayList默认构造函数，默认为空public ArrayList() {    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;}// 构造一个包含指定元素的listpublic ArrayList(Collection
     c) {    elementData = c.toArray();    if ((size = elementData.length) != 0) {        if (elementData.getClass() != Object[].class)            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);    } else {        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;    }}

第一个构造方法使用提供的initialCapacity来初始化elementData数组的大小。

第二个构造方法默认数组为0。第三个构造方法则将提供的集合转成数组返回给elementData（返回若不是Object[]将调用Arrays.copyOf方法将其转为Object[]）。

ArrayList主要方法源码剖析

增加

public boolean add(E e) {    //扩容判断    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!    elementData[size++] = e;    return true;}public void add(int index, E element) {    //判断index是否越界，错误产生IndexOutOfBoundsException    rangeCheckForAdd(index);    //进行扩容检查    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!    //对数组进行复制，将空出的Index位置出入element，并将index后的所有数据后移一个位置。    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,                     size - index);    //将index上的数据设置为element    elementData[index] = element;    //容量+1    size++;}

删除

public E remove(int index) {    //边界检查    rangeCheck(index);            modCount++;    //oldValue即要删除的元素    E oldValue = elementData(index);    //要复制的元素    int numMoved = size - index - 1;    if (numMoved > 0)        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,                         numMoved);    //释放最后一个元素    elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work    return oldValue;}public boolean remove(Object o) {    //对o进行判断    if (o == null) {        for (int index = 0; index < size; index++)            if (elementData[index] == null) {                fastRemove(index);                return true;            }    } else {        for (int index = 0; index < size; index++)            if (o.equals(elementData[index])) {                fastRemove(index);                return true;            }    }    return false;}

更新

public E set(int index, E element) {    //数组扩容    rangeCheck(index);    //获取要更新的位置的数据    E oldValue = elementData(index);    //更新元素    elementData[index] = element;    return oldValue;}

总结

1.ArrayList底层是通过数组来保存数据的。默认的容量是10.

2.JDK1.8中，ArrayList扩容使用位运算newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)

3.ArrayList实现java.io.Serializable的方式。当写入到输出流时，先写入“容量”，再依次写入“每一个元素”；当读出输入流时，先读取“容量”，再依次读取“每一个元素”。