JDK1.8源码分析:ArrayList(jdk 源码)
toyiye 2024-09-19 04:50 3 浏览 0 评论
数据结构
ArrayList相对于数组Array只是提供了动态拓容的功能,在内部也是使用一个数组来存储数据的。
ArrayList也不是线程安全的,如果需要线程安全,则需要使用Collections.synchronziedList来进行包装,如:List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(…));
/**
* Default initial capacity.
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/**
* Shared empty array instance used for empty instances.
*/
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* Shared empty array instance used for default sized empty instances. We
* distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when
* first element is added.
*/
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
* The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any
* empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
* will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
*/
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
元素个数size维护:size记录了当前list的内部数组存放了多少个元素,所以可以通过size方法来通过O(1)时间复杂度返回size,而不需要每次都对数组进行一次遍历计算。主要是在添加和删除元素时,执行size++或size–来同步更新:
/**
* Appends the specified element to the end of this list.
*
* @param e element to be appended to this list
* @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
*/
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
// 递增size
elementData[size++] = e;
return true;
}
/**
* Removes the element at the specified position in this list.
* Shifts any subsequent elements to the left (subtracts one from their
* indices).
*
* @param index the index of the element to be removed
* @return the element that was removed from the list
* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
*/
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue = elementData(index);
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
// 递减size
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
}
拓容规则
内部数组拓容规则:每次在调用add添加元素时,如果内部数组大小满了,则会进行拓容。拓容规则为:初始大小为10,之后每次拓容为当前数组容量的1.5倍,实现源码如下:主要在grow方法实现。
/**
* The maximum size of array to allocate.
* Some VMs reserve some header words in an array.
* Attempts to allocate larger arrays may result in
* OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
*/
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
/**
* Increases the capacity to ensure that it can hold at least the
* number of elements specified by the minimum capacity argument.
*
* @param minCapacity the desired minimum capacity
*/
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
// 默认拓容为原来的1.5倍
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
// 如果原来的容量加一比原来的1.5倍大,则使用该加一的版本
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
// 最大不超过Integer.MAX_VALUE - 8
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
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;
}
拓容在确定好新的容量之后,会通过Arrays.copyOf方法来新建一个该新容量的数组,然后在Arrays.copyOf内部通过System.arraycopy方法将旧数组的内容拷贝到新数组,然后返回该新数组作为内部数组。其中System.arraycopy为本地native方法,性能较高。
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
// 数组拓容
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
// Arrays.copyOf的实现:
public static <T> T[] copyOf(T[] original, int newLength) {
return (T[]) copyOf(original, newLength, original.getClass());
}
public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
? (T[]) new Object[newLength]
: (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
Math.min(original.length, newLength));
return copy;
}
子集SubList
子集合SubList:SubList为List列表的一个子集,在底层与List列表公用一个内部数组来存储数据,所以对suList返回的子列表进行操作也会对主列表List产生影响。如下:set方法其实是对主列表的内部数组elementData进行操作的。
private class SubList extends AbstractList<E> implements RandomAccess {
private final AbstractList<E> parent;
private final int parentOffset;
private final int offset;
int size;
SubList(AbstractList<E> parent,
int offset, int fromIndex, int toIndex) {
this.parent = parent;
this.parentOffset = fromIndex;
this.offset = offset + fromIndex;
this.size = toIndex - fromIndex;
this.modCount = ArrayList.this.modCount;
}
public E set(int index, E e) {
rangeCheck(index);
checkForComodification();
E oldValue = ArrayList.this.elementData(offset + index);
ArrayList.this.elementData[offset + index] = e;
return oldValue;
}
...
}
迭代器
迭代器iterator:迭代器也是fail-fast的,注意判断fail-fast的条件是在当遍历到的数组下标i大于当前内部数组的size或者数组容量capacity时,才抛出异常。所以在使用迭代器的时候,不能依赖数组的位置关系,否则可能会出错,如在遍历第5个位置之前,其他线程在1到5之间插入了一个元素,则第5个其实是产生该迭代器的时候的第4个。
如果需要依赖位置关系,即线程安全方面的考虑,则需要使用Collections.synchronizedList来包装成线程安全的List。
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
/**
* An optimized version of AbstractList.Itr
*/
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor; // index of next element to return
int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
int expectedModCount = modCount;
public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor;
// i 大于数组大小
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
// i 大于数组容量
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1;
return (E) elementData[lastRet = i];
}
...
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