Java源码解读——ArrayList（二）

出处：http://iamxi.iteye.com/blog/1452278

ArrayList的自动变长机制

都知道ArrayList不像数组那样是定长的，然而ArrayList也使用了数组来保存数据，所以么，自然很关心是怎么实现变长的。

 

ArrayList通过ensureCapacityInternal(int minCapacity)方法实现自身容量的增加，在add()和addAll()方法里面都调用了改方法。

Java代码  


private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {  
    modCount++;  
    if (minCapacity - elementData.length > 0)  
        grow(minCapacity);  
}  

 方法名的英文大致意思是“确保内部容量”，这里要说明，size表示的是现有的元素个数，并非ArrayList的容量，容量应该是数组elementData的长度。参数minCapacity是需要检查的最小容量，即方法的功能就是确保elementData的长度不小于minCapacity，如果不够，则调用grow增加容量。容量的增长也算结构性变动，所以modCount需要加1。

 

grow代码：

Java代码  


private void grow(int minCapacity) {  
    int oldCapacity = elementData.length;  
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);  
    if (newCapacity - minCapacity < 0)  
        newCapacity = minCapacity;  
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)  
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);  
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);  
}  
  
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {  
    if (minCapacity < 0)   
        throw new OutOfMemoryError();  
    return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?  
        Integer.MAX_VALUE :  
        MAX_ARRAY_SIZE;  
}  

 先对容量扩大1.5倍，这里oldCapacity >> 1是二进制操作右移，相当于除以2，如果不知道这个面壁去吧（刚看到时候也没反应过来这个是什么操作，毕竟平时java中很少用到左移、右移这种运算，没事谢个测试用例测试下计算效果就知道是干什么的了）。接再来把新的临时容量（还没正式改变容量，应该叫预期容量）和实际需要的最小容量比较，如果还不满足，则把临时容量改成需要的最小容量值。在判断容量是否超过MAX_ARRAY_SIZE的值，MAX_ARRAY_SIZE值为Integer.MAX_VALUE - 8，比int的最大值小8，不知道为什设计，可能方便判断吧。如果已经超过，调用hugeCapacity方法检查容量的int值是不是已经溢出。一般很少用到int最大值的情况，那么多数据也不会用ArrayList来做容器了，估计这辈子没机会见到hugeCapacity运行一次了。最后确定了新的容量，就使用Arrays.copyOf方法来生成新的数组，copyOf也已经完成了将就的数据拷贝到新数组的工作。

当然有增就有减，trimToSize()就是用来将elementData的长度变成size。

Java代码  


public void trimToSize() {  
    modCount++;  
    int oldCapacity = elementData.length;  
    if (size < oldCapacity) {  
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);  
    }  
}  

 这样可以解决平凡新增、删除元素后elementData过大的问题。

 

从上面的操作来看，ArrayList的容量增长的开始还是有的，就算那些数字的计算忽略不计，Arrays.copyOf的操作的消耗也不会小。所以在初始化ArrayList的时候尽量预算下大致的容量需求，降低平凡调整容量的开销。

 

序列化

ArrayList实现了Serializable接口，所以ArrayList可以进行序列化。但是elementData的定义

Java代码  


private transient Object[] elementData;  

 transient修饰符让elementData无法自动序列化，这样的原因是，数组内存储的的元素其实只是一个引用，单单序列化一个引用没有任何意义，反序列化后这些引用都无法在指向原来的对象。ArrayList使用writeObject()实现手工序列化数组内的元素。

Java代码  


private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)  
    throws java.io.IOException{  
    int expectedModCount = modCount;  
    s.defaultWriteObject();  
  
    s.writeInt(elementData.length);  
  
    for (int i=0; i<size; i++)  
        s.writeObject(elementData[i]);  
  
    if (modCount != expectedModCount) {  
        throw new ConcurrentModificationException();  
    }  
}  

 
迭代器实现

一般ArrayList需要遍历时，可以调用他的iterator()方法返回一个迭代器，然后用迭代器进行遍历。

Java代码  


public Iterator<E> iterator() {  
    return new Itr();  
}  

 iterator()方法放回了一个Itr类实例，这个Itr类是ArrayList的一个内部类，实现了Iterator接口。

Java代码  


int cursor;       // index of next element to return  
int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such  
int expectedModCount = modCount;  

上面是Itr类的三个成员变量。 cursor类似一个游标，指向迭代器下一个值的位置。lastRet是迭代器最后一次取出的元素的位置。expectedModCount的值为Itr初始化时候ArrayList的modCount的值，前面将过modCount用于记录ArrayList内发生结构性改变的次数，而Itr每次进行next或remove的时候都会去检查expectedModCount值是否还和现在的m
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odCount值一直，从而保证了迭代器和ArrayList内数据的一致性。实现代码如下：

Java代码  


public E next() {  
    checkForComodification();  
    int i = cursor;  
    if (i >= size)  
        throw new NoSuchElementException();  
    Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;  
    if (i >= elementData.length)  
        throw new ConcurrentModificationException();  
    cursor = i + 1;  
    return (E) elementData[lastRet = i];  
}  
  
final void checkForComodification() {  
    if (modCount != expectedModCount)  
        throw new ConcurrentModificationException();  
}  

 Itr作为ArrayList的内部类，可以访问所有ArrayList的成员。理解了这一点，itr类的实现就容易理解了。

 

还有一个listIterator的迭代器，实现方式类似。