探索ArrayList自動改變size真相

ArrayList的列表對象實質上是存儲在一個引用型數組里的，有人認為該數組有“自動增長機制”可以自動改變size大小。正式地說，該數組是無法改變

大小的，實際上它只是改變了該引用型數組的指向而已。下面，讓我們來看看java是怎樣實現ArrayList類的。

一、ArrayList類的實質

ArrayList底層采用Object類型的數組實現，當使用不帶參數的構造方法生成ArrayList對象時，
實際上會在底層生成一個長度為10的Object類型數組。

首先，ArrayList定義了一個私有的未被序列化的數組elementData，用來存儲ArrayList的對象列表（注意只定義未初始）：
　　private transient Object[] elementData;
其次，以指定初始容量（Capacity）或把指定的Collection轉換為引用型數組后實例化elementData數組；如果沒有指定，則預置初始容量為10進行

實例化。把私有數組預先實例化，然后通過copyOf方法覆蓋原數組，是實現自動改變ArrayList的大小(size)的關鍵。有人說ArrayList是復雜的數組，我

認為不如說ArrayList是關于數組的系統的方法組合。

　　ArrayList的構造方法源碼如下：

// 用指定的初始容量構造一個空列表。

1: public ArrayList(int initialCapacity) { 2: super(); 3: if (initialCapacity < 0) 4: throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+initialCapacity); 5: this.elementData = new Object[initialCapacity];//屬性指向新建長度為初始容量的臨時數組 6: } 1: // 使用初始容量10構造一個空列表 2: public ArrayList() { 3: this(10); 4: } 5: ? 6: / *構造包含利用collection的迭代器按順序返回的指定collection元素的列表 7: * @param c 集合，它的元素被用來放入列表t 8: * @throws NullPointerException 如果指定集合為 null 9: */ 10: public ArrayList(Collection<? extends E> c) { 11: elementData = c.toArray();//用Collection初始化數組elementData 12: size = elementData.length; 13: if (elementData.getClass() != Object[].class) 14: elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); 15: }

二、ArrayList實現自動改變size機制

為了實現這一機制，java引進了Capacity和size概念，以區別數組的length。為了保證用戶增加新的列表對象，java設置了最小容量（minCapacity）

，通常情況上，它大于列表對象的數目，所以Capactiy雖然就是底層數組的長度（length），但是對于最終用戶來講，它是無意義的。而size存儲著列表

對象的數量，才是最終用戶所需要的。為了防止用戶錯誤修改，這一屬性被設置為privae的，不過可以通過size()獲取。

下面，對ArrayList的初始以及其列表對象的增加和刪除等三種情況下的size自動改變機制進行分析。

1、初始Capacity和size值。

從上面給出的ArrayList構造方法源碼中，我們不難看出Capacity初始值（initialCapacity）可以由用戶直接指定或由用戶指定的Collection集合存

儲的對象數目確定，如果沒有指定，系統默認為10。而size的被聲明為int型變量，默認為0，當用戶指定Collection創建ArrayList時，size值等于

initialCapacity。

2、add()方法

該方法的源碼如下：

public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1);
elementData[size++] = e;//添加對象時，自增size
return true;
}

方法中調用的ensureCapacityInternal主要用來調整容量，修改elementData數組的指向。其中涉及到3個方法的調用，其核心在于grow方法：
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
modCount++;//定義于ArrayList的父類AbstractList，用于存儲結構修改次數
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}?

private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//新容量擴大到原容量的1.5倍，右移一位相關于原數值除以2。
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:
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;//MAX_ARRAY_SIZE和Integer.MAX_VALUE為常量，詳細請參閱下面的注解
}
通過以上代碼，我們可知java自動增加ArrayList大小的思路是：向ArrayList添加對象時，原對象數目加1如果大于原底層數組長度，則以適當長度新

建一個原數組的拷貝，并修改原數組，指向這個新建數組。原數組自動拋棄（java垃圾回收機制會自動回收）。size則在向數組添加對象，自增1。

注解：

//定義于該類的常量，用來分配數組的size最大值。一些 VMs在數組里保留字頭，試圖分配更大數組時可能導致OutOfMemoryError:被請求數組的

size超出VM界限。
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

//在java.lang.Integer類中常量MIN_VALUE、MAX_VALUE如下：
public static final int? MIN_VALUE = 0x80000000;//整型取值區間下界：－2147483648
public static final int? MAX_VALUE = 0x7fffffff;//整型取值區間上界：2147483647

　　//在java.util.AbstractList中modCount定義如下：
　　protected transient int modCount = 0;

3、remove()方法

該重構方法其一源碼如下（其它的就不累述了）：
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);//將后面的列表對象前移
elementData[--size] = null; // 數組前移一位，size自減，空出來的位置置null，具體的對象的銷毀由Junk收集器負責
return oldValue;
}

private void rangeCheck(int index) {//邊界檢查
if (index < 0 || index >= this.size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}

E elementData(int index) {//獲取指定index所在位置的對象
return (E) elementData[index];
}

通過remove()源碼的學習，我們不難看出，其改變ArrayList大小的核心與add()方法相似，都是同數組拷貝。

另外，如果確有必要，用戶也可以指定ArrayList實例的容量，可以有效的降低時間成本。它是通過調用ensureCapacityInternal來實現的，源代碼

如下：
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity > 0)
ensureCapacityInternal(minCapacity);
}

因為size為private的，java給出方法來訪問它：
public int size() {
checkForComodification();
return this.size;
}

綜上所述，在用戶向ArrayList追加對象時，Java總是要先計算容量（Capacity）是否適當，若容量不足則把原數組拷貝到以指定容量為長度創建的

新數組內，并對原數組變量重新賦值，指向新數組。在這同時，size進行自增1。在刪除對象時，先使用拷貝方法把指定index后面的對象前移1位（如果

有的話），然后把空出來的位置置null，交給Junk收集器銷毀，size自減1，即完成了。

轉載于:https://www.cnblogs.com/next-open/p/3662198.html

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總結

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