ArrayList源码详细解析分析

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1.概述

2 Arraylist的实现

2.1 底层利用object数组实现

2.2 构造方法

2.3 存储

2.4 删除

3. Arrays.copyOf

4. 关于native

5 Array.newInstance()的意义

6 为什么elementData 要声明为transient变量

7 为何要序列化，不是在内存中吗

8 总结

1.概述

ArrayList是List接口的可变数组的实现。实现了所有可选列表操作，并允许包括 null 在内的所有元素。除了实现 List 接口外，此类还提供一些方法来操作内部用来存储列表的数组的大小。

每个ArrayList实例都有一个容量，该容量是指用来存储列表元素的数组的大小。它总是至少等于列表的大小（如果不指定capacity，默认是10）。

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随着向ArrayList中不断添加元素，其容量也自动增长。自动增长会带来数据向新数组的重新拷贝（影响性能），因此，如果可预知数据量的多少，可在构造ArrayList时指定其容量。在添加大量元素前，应用程序也可以使用ensureCapacity操作来增加ArrayList实例的容量，这可以减少递增式再分配的数量。

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注意： 在ensureCapacity中，

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是要在复制新数组前，保存原来数组的引用，因为后面这个引用会指向新的数组。但是保存后其实没有用处。

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注意，此实现不是同步的。如果多个线程同时访问一个ArrayList实例，而其中至少一个线程从结构上修改了列表，那么它必须保持外部同步。

2 Arraylist的实现

2.1 底层利用object数组实现

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2.2 构造方法

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此处也是用Arrays.copyOf实现数组的复制，重点研究一下。与生成新数组的时候一样。

2.3 存储

第一判断ensureSize，如果够直接插入，否则按照policy扩展，复制，重建数组。

第二步插入元素。

ArrayList提供了set(int index, E element)、add(E e)、add(int index, E element)、addAll(Collection<? extends E> c)、addAll(int index, Collection<? extends E> c)这些添加元素的方法。下面我们一一讲解

1. set(int index, E element),取代，而非插入，返回被取代的元素

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2. add(E e) 增加元素到末尾，如果size不溢出，自动增长

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3. add(int index, E element) 增加元素到某个位置，该索引之后的元素都后移一位

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3.后面两个方法都是把集合转换为数组利用c.toArray，然后利用Arrays.copyOF 方法，重点研究一下

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Collection 接口定义了toArray方法，如下

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下面是arraylist对其的一种实现：

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备注：

/**

* This class contains various methods for manipulating arrays (such as

* sorting and searching). This class also contains a static factory

* that allows arrays to be viewed as lists.

2.4 删除

一种是按索引删除，不用查询，索引之后的element顺序左移一位，并将最后一个element设为null，由gc负责回收。

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3. Arrays.copyOf

源码如下：

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此处jdk有所优化，如果是object类型，直接new object数组，如果不是通过Array.newInstance调用native方法产生响应的数组类型，创建数组后，通过System.arrayCopy实现数组复制，System是个final类，copyof是个native方法。（如果实现，为何用native方法？？？）源码如下

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备注：

Native修饰符标示该方法的实现体非java，而是c++或者其他语言

2. 有助于提升性能

4. 关于native

Java不是完美的，Java的不足除了体现在运行速度上要比传统的C++慢许多之外，Java无法直接访问到操作系统底层（如系统硬件等)，为此Java使用native方法来扩展Java程序的功能。

　　可以将native方法比作Java程序同Ｃ程序的接口，其实现步骤：
　　１、在Java中声明native()方法，然后编译；
　　２、用javah产生一个.h文件；
　　３、写一个.cpp文件实现native导出方法，其中需要包含第二步产生的.h文件（注意其中又包含了JDK带的jni.h文件）；
　　４、将第三步的.cpp文件编译成动态链接库文件；
　　５、在Java中用System.loadLibrary()方法加载第四步产生的动态链接库文件，这个native()方法就可以在Java中被访问了。

上述例子中，System.arrayCopy()和Array.newInsance(compnentType, length)均采用native方法，补充Array.newInstance()源码如下：

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5 Array.newInstance()的意义

利用Array.newInstance（）创建数组的意义是什么？

Java反射技术除了可以在运行时动态地决定要创建什么类型的对象，访问哪些成员变量，方法，还可以动态地创建各种不同类型，不同维度的数组。

动态创建数组的步骤如下：
1.创建Class对象，通过forName(String)方法指定数组元素的类型
2.调用Array.newInstance(Class, length_of_array)动态创建数组

访问动态数组元素的方法和通常有所不同，它的格式如下所示，注意该方法返回的是一个Object对象
Array.get(arrayObject, index)

为动态数组元素赋值的方法也和通常的不同，它的格式如下所示， 注意最后的一个参数必须是Object类型
Array.set(arrayObject, index, object)

动态数组Array不单可以创建一维数组，还可以创建多维数组。步骤如下：
1.定义一个整形数组：例如int[] dims= new int{5, 10, 15};指定一个三维数组
2.调用Array.newInstance(Class, dims);创建指定维数的数组

访问多维动态数组的方法和访问一维数组的方式没有什么大的不同，只不过要分多次来获取，每次取出的都是一个Object，直至最后一次，赋值也一样。

动态数组Array可以转化为普通的数组，例如:
Array arry = Array.newInstance(Integer.TYPE,5);
int arrayCast[] = (int[])array;

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6 为什么elementData 要声明为transient变量

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序列化有2种方式：

A、只是实现了Serializable接口。

序列化时，调用java.io.ObjectOutputStream的defaultWriteObject方法，将对象序列化。

注意：此时transient修饰的字段，不会被序列化。

B、实现了Serializable接口，同时提供了writeObject方法。

序列化时，会调用该类的writeObject方法。而不是java.io.ObjectOutputStream的defaultWriteObject方法。

注意：此时transient修饰的字段，是否会被序列化，取决于writeObject

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ArrayList是会开辟多余空间来保存数据的，而系列化和反序列化这些没有存放数据的空间是要消耗更多资源的，所以ArrayList的数组就声明为transient，自己实现write/readObject方法，仅仅系列化已经存放的数据

7 为何要序列化，不是在内存中吗

ArrayList 实现了java.io.Serializable接口，在需要序列化的情况下，复写writeObjcet和readObject方法提供适合自己的序列化方法。

1、序列化是干什么的？

简单说就是为了保存在内存中的各种对象的状态（也就是实例变量，不是方法），并且可以把保存的对象状态再读出来。虽然你可以用你自己的各种各样的方法来保存object states，但是Java给你提供一种应该比你自己好的保存对象状态的机制，那就是序列化。

2、什么情况下需要序列化

a）当你想把的内存中的对象状态保存到一个文件中或者数据库中时候；

b）当你想用套接字在网络上传送对象的时候；

c）当你想通过RMI传输对象的时候；

3. 示例代码

1.import java.io.*;

3.public class Box implements Serializable //要保存的对象类必须实现序列化接口serializable

4.{

5. private int width;

6. private int height;

7.

8. public void setWidth(int width){

9. this.width = width;

10. }

11. public void setHeight(int height){

12. this.height = height;

13. }

14.

15. public static void main(String[] args){

16. Box myBox = new Box();

17. myBox.setWidth(50);

18. myBox.setHeight(30);

19.

20. try{ //序列化。

21. FileOutputStream fs = new FileOutputStream("foo.ser");

22. ObjectOutputStream os = new ObjectOutputStream(fs);

23. os.writeObject(myBox);

24. os.close();

25. }catch(Exception ex){

26. ex.printStackTrace();

27. }

28. }

30.}

发序列化方法

Public static void seserialize(string filename) throws Exception

{

// 反序列化（读出保存的对象文件）

ObjectInputStream in = new ObjectInputStream (new FileInputStream(filename));

Box box = (Box) (in.readbject());

System.out.println(box.toString());

In.Closer();

}

8 总结

1.Arraylist基于数组实现，是自增长的

2，非线程安全的

3.插入时可能要扩容，删除时size不会减少，如果需要，可以使用trimToSize方法，在查询时，遍历查询，为null，判断是否是null， 返回； 如果不是null，用equals判断，返回

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4. 允许重复和 null 元素