ArrayList 本質是通過一個可變長的數組來存儲不定量的元素，且當元素通過不同方式被添加存儲時，總是先計算自身容量，若符合擴容標準則對數組進行擴容并拷貝原有元素

本文將基于 JDK8 對 ArrayList 源碼中的構造ArrayList()、存儲add()、刪除remove()、擴容grow()、序列化（writeObject()、readObject()） 等過程中所涉及 JDK 源碼做行級解釋

若您有遇到其它相關問題，非常歡迎在評論中留言，我和其他讀者小伙伴們將幫助解決并持續更新至此文，達到幫助更多人的目的。若感本文對您有所幫助請點個贊吧！

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ArrayList 的結構定義

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable {// 略··· }

定義 ArrayList 時繼承 AbstractList 抽象類表示這是一個數組隊列，含有增刪改查遍歷等常用操作。實現 RandomAccess 接口表示此對象可進行隨機訪問。實現 Cloneable 接口表示此對象可被克隆。實現 Serializable 接口表示此對象可被序列化與反序列化，接下來開始進入正題！

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ArrayList 實例化

ArrstList 共提供了 3 種 構造方法，支持指定長度和指定元素內容，滿足各種常見場景下對容量的需求

// 默認初始容量private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;// 若初始化時指定了長度或添加集合，但長度為0，則賦值為此對象。若elementData等于此對象，表示有參實例化，首次add時數組僅擴容至1// 如：ArrayList<Integer> mArrayList = new ArrayList<Integer>(0);private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = new Object[0];// 若初始化時不指定長度或添加集合則賦值為此對象。若elementData等于此對象，表示是無參實例化，首次add時數組默認擴充容量至10// 如：ArrayList<Integer> mArrayList = new ArrayList<Integer>(); // 區別賦值的原因猜測是因為后者實例方式更符合實際開發需要，所以首次就給了較多容量，減少多次擴容的資源開支private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = new Object[0];// elementData 是用來保存元素的數組。因為他的容量通常大于實際使用量，會產生空余空間，所以被修飾為transient ，// 表示不可被序列化，避免序列化時時間與空間的浪費，而 ArrayList 的序列化與反序列化通過writeObject和readObject完成transient Object[] elementData;// 當前數組長度private int size;// 最大數組長度private static final int MAX_ARRAY_SIZE = 2147483639;// 第1種：初始化一個長度為0的空數組public ArrayList() {this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;}// 第2種：初始化時指定數組長度public ArrayList(int var1) {// 檢查長度參數 var1 是否合法，若合法則按需創建數組if (var1 > 0) {this.elementData = new Object[var1];} else {// 若 var1 非零則表示為負數，拋出非法參數異常if (var1 != 0) {throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: " + var1);}// 若 var1 為零，則創建長度為0的數組this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;}}// 第3種：初始化時批量添加元素public ArrayList(Collection<? extends E> var1) {// 將傳入的集合轉為數組，并將結果進行賦值this.elementData = var1.toArray();// 若轉換結果不為空，則繼續處理if ((this.size = this.elementData.length) != 0) {if (this.elementData.getClass() != Object[].class) {this.elementData = Arrays.copyOf(this.elementData, this.size, Object[].class);}} else {// 若傳入的集合為空，則僅僅只是初始化一個空數組this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;}}

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ArrayList 添加元素

ArrstList 共提供 4 種添加元素方法，支持指定位置、批量添加，在此檢查是否符合擴容條件

// 第1種：添加一個在數組創建時指定類型的元素public boolean add(E var1) {// 檢查是否需要擴容this.ensureCapacityInternal(this.size + 1);// 向數組尾部插入新元素（size表示當前數組中最后一個被插入元素的下標）this.elementData[this.size++] = var1;return true;}// 第2種：在指定位置，添加一個在數組創建時指定類型的元素public void add(int var1, E var2) {// 檢查下標邊界是否合法this.rangeCheckForAdd(var1);// 檢查是否需要擴容this.ensureCapacityInternal(this.size + 1);// 移動當前數組內元素位置System.arraycopy(this.elementData, var1, this.elementData, var1 + 1, this.size - var1);// 向指定位置插入新元素this.elementData[var1] = var2;// 更新尾元素下標位置++this.size;}// 第3種：添加一組指定類型的元素public boolean addAll(Collection<? extends E> var1) {// 轉化為數組Object[] var2 = var1.toArray();// 記錄數組長度int var3 = var2.length;// 檢查是否需要擴容this.ensureCapacityInternal(this.size + var3);// 向數組尾部插入一組新元素System.arraycopy(var2, 0, this.elementData, this.size, var3);// 更新尾元素下標位置this.size += var3;// 返回批量添加結果return var3 != 0;}// 第4種：指定起始位置，添加一組指定類型的元素，public boolean addAll(int var1, Collection<? extends E> var2) {// 檢測起始位置是否合法this.rangeCheckForAdd(var1);// 轉化為數組Object[] var3 = var2.toArray();// 記錄數組長度int var4 = var3.length;// 檢查是否需要擴容this.ensureCapacityInternal(this.size + var4);// 計算所需插入區間的下標int var5 = this.size - var1;if (var5 > 0) {// 移動當前元素位置System.arraycopy(this.elementData, var1, this.elementData, var1 + var4, var5);}// 將新數組插入指定位置System.arraycopy(var3, 0, this.elementData, var1, var4);// 更新尾元素下標位置this.size += var4;// 返回批量添加結果return var4 != 0;}

相關方法源碼解析

// 計算數組長度private void ensureCapacityInternal(int var1) {// 若當前數組長度為 0 ，則比較 (10) 與 (目標長度) ，結果取大并更新目標數組長度值if (this.elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {var1 = Math.max(10, var1);}// 根據目標數組長度值，檢查是否需要擴容this.ensureExplicitCapacity(var1);}// 檢查是否需要擴容private void ensureExplicitCapacity(int var1) {// fail-fast 機制用到的修改次數計數（ArrayList非線程安全，所以在使用迭代器過程中被修改的話，會拋出 ConcurrentModificationExceptions）++this.modCount;// 如果計算出來的目標數組長度 大于 當前數組的長度，則表示數組需要擴容if (var1 - this.elementData.length > 0) {this.grow(var1);}}// 數組擴容private void grow(int var1) {// 當前數組長度int var2 = this.elementData.length;// 擴容數組長度（默認1.5倍，也就是增加當前長度的50%）int var3 = var2 + (var2 >> 1);// 如果擴容數組長度 小于 傳入的目標數組長度，則更新擴容目標if (var3 - var1 < 0) {var3 = var1;}// 擴容最大邊界檢查if (var3 - 2147483639 > 0) {var3 = hugeCapacity(var1);}// 數組擴容至目標長度，且保存現有元素this.elementData = Arrays.copyOf(this.elementData, var3);}// 檢查目標插入下標邊界是否合法private void rangeCheckForAdd(int var1) {if (var1 > this.size || var1 < 0) {throw new IndexOutOfBoundsException(this.outOfBoundsMsg(var1));}}// 擴容長度檢查private static int hugeCapacity(int var0) {if (var0 < 0) {// 非法參數則拋出異常throw new OutOfMemoryError();} else {// 如果擴容目標大于 最大允許數組長度，則比較 是否大于 2147483639，大于的話 擴容目標=2147483647，反之擴容目標=2147483639return var0 > 2147483639 ? 2147483647 : 2147483639;}}

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ArrayList 刪除元素

ArrstList 共提供 3 種刪除元素方法，支持通過下標或對象刪除

// 第1種：刪除指定下標的元素(從0開始)public E remove(int var1) {// 檢測下標是否合法this.rangeCheck(var1);// fail-fast 機制用到的修改次數計數（ArrayList非線程安全，所以在使用迭代器過程中被修改的話，會拋出 ConcurrentModificationExceptions）++this.modCount;// 獲取即將被刪除的元素Object var2 = this.elementData(var1);// 計算需要移動的元素數量int var3 = this.size - var1 - 1;if (var3 > 0) {// 移動元素（被刪除的元素，將被它后一個元素直接覆蓋）System.arraycopy(this.elementData, var1 + 1, this.elementData, var1, var3);}// 將尾部元素置空，因為它已被復制到前一個下標位置this.elementData[--this.size] = null;// 返回處理結果return var2;}// 第2種：刪除指定對象public boolean remove(Object var1) {// 遍歷起始下標int var2;// 如果需要刪除空對象if (var1 == null) {// 遍歷當前數組中的空對象（但僅僅刪除首個符合要求的元素）for(var2 = 0; var2 < this.size; ++var2) {// 發現目標if (this.elementData[var2] == null) {// 刪除this.fastRemove(var2);return true;}}} else {// 遍歷數組中的目標對象（但僅僅刪除首個符合要求的元素）for(var2 = 0; var2 < this.size; ++var2) {// Object 的 equals 和 == 比較的均是地址值// String 的 == 比較的是值，equals 則先比較地址，再順序比較字符if (var1.equals(this.elementData[var2])) {// 若相等則刪除this.fastRemove(var2);return true;}}}return false;}// 第3種：清空public void clear() {++this.modCount;for(int var1 = 0; var1 < this.size; ++var1) {this.elementData[var1] = null;}this.size = 0;}

相關方法源碼解析

// 檢查下標是否合法private void rangeCheck(int var1) {// 若刪除的元素下標大于數組內最后一個元素的下標，拋出 IndexOutOfBoundsException// var1 是下標，從0開始 ; this.size 是數組長度，從1開始，所以最后一個元素的下標最大也只能是 this.size - 1if (var1 >= this.size) {throw new IndexOutOfBoundsException(this.outOfBoundsMsg(var1));}}// 執行 remove() 的刪除操作（也可以講是覆蓋）private void fastRemove(int var1) {// 執行了刪除操作，計數更新（用于 Fail-Fast 機制）++this.modCount;// 計算需要移動的元素數量int var2 = this.size - var1 - 1;if (var2 > 0) {// 移動元素（被刪除的元素，將被它后一個元素直接覆蓋）System.arraycopy(this.elementData, var1 + 1, this.elementData, var1, var2);}// 將尾部元素置空，因為它已被復制到前一個下標位置this.elementData[--this.size] = null;}

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System.arraycopy() 數組復制

在對 ArrayList 進行操作的的過程中，System.arraycopy() 這個 native 方法被頻繁使用，它的作用是實現高效的數組間復制，在此標注下各項參數含義，避免產生困擾

public static native void arraycopy(Object var0, int var1, Object var2, int var3, int var4);

Object var0 ：源數組
int var1 ： 源數組復制起始下標
Object var2 ： 目標數組
int var3 ： 目標數組存儲起始下標
int var4 ： 需復制長度

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ArrayList 序列化

通過源碼我們可以看到這項定義： transient Object[] elementData;，這表示被 transient 修飾的數組不可被序列化，但 elementData 又是實際存儲了元素的數組，且 ArrayList 肯定可以序列化傳輸，那么這么操作的原因是為什么？

很簡單，當 Arraylist 被定以后，每次添加元素都需檢查當前容量是否符合擴容標準，而擴容并不會在數組長度被用完時進行，所以數組的長度總是大于實際使用長度，而在這種情況下直接序列化對象，必然造成時間成本與空間資源的浪費，所以 ArrayList 內提供了 writeObject 與 readObject 兩個方法，以 this.size 為循環條件，只處理有效元素

transient Object[] elementData;// 略···private void writeObject(ObjectOutputStream var1) throws IOException {int var2 = this.modCount;var1.defaultWriteObject();var1.writeInt(this.size);for(int var3 = 0; var3 < this.size; ++var3) {var1.writeObject(this.elementData[var3]);}if (this.modCount != var2) {throw new ConcurrentModificationException();}}private void readObject(ObjectInputStream var1) throws IOException, ClassNotFoundException {this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;var1.defaultReadObject();var1.readInt();if (this.size > 0) {this.ensureCapacityInternal(this.size);Object[] var2 = this.elementData;for(int var3 = 0; var3 < this.size; ++var3) {var2[var3] = var1.readObject();}}}

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的深深的码丨Java ArrayList 源码透析的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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