概述
很久沒有寫博客了，準確的說17年以來寫博客的頻率降低到一個不忍直視的水平。這個真不怪我，給大家解釋一下。?
一是自從做了leader，整天各種事，開會，過需求，無限循環。心很累，時間也被無線壓榨?
二 我本身也在學習一些其他的技術，比如ReactNative，也看了半天的kotlin，擼了幾個groovy腳本、gradle插件。?
三 是打算找工作了。又要開始復習數據結構和算法。

得，腦海中有很多躺了無數天的，甚至半成稿的博客，比如組件化、Rxjava一些使用注意點，都被我擱置delay了。?
這眼瞧著，很久沒寫了，寫點啥吧。

正巧最近在看jdk的Collection集合源碼，這種單個類的源碼解析，寫起來還算比較方便。?
關鍵代碼處加上注釋，核心處做個總結，就可以成文，拿出來和大家討論分享。?
且網上絕大多數都是JDK7甚至之前的源碼解析文章。咱們也要與時俱進。?
這似乎是我回歸博客的一個不錯選擇。

那下面就跟我一起擼起ArrayList的源碼吧。

本文將從幾個常用方法下手，來閱讀ArrayList的源碼。?
按照從構造方法->常用API（增、刪、改、查）的順序來閱讀源碼，并會講解閱讀方法中涉及的一些變量的意義。了解ArrayList的特點、適用場景。

如果本文中有不正確的結論、說法，請大家提出和我討論，共同進步，謝謝。

概要
概括的說，ArrayList 是一個動態數組，它是線程不安全的，允許元素為null。?
其底層數據結構依然是數組，它實現了List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable接口，其中RandomAccess代表了其擁有隨機快速訪問的能力，ArrayList可以以O(1)的時間復雜度去根據下標訪問元素。

因其底層數據結構是數組，所以可想而知，它是占據一塊連續的內存空間（容量就是數組的length），所以它也有數組的缺點，空間效率不高。

由于數組的內存連續，可以根據下標以O1的時間讀寫(改查)元素，因此時間效率很高。

當集合中的元素超出這個容量，便會進行擴容操作。擴容操作也是ArrayList 的一個性能消耗比較大的地方，所以若我們可以提前預知數據的規模，應該通過public ArrayList(int initialCapacity) {}構造方法，指定集合的大小，去構建ArrayList實例，以減少擴容次數，提高效率。

或者在需要擴容的時候，手動調用public void ensureCapacity(int minCapacity) {}方法擴容。?
不過該方法是ArrayList的API，不是List接口里的，所以使用時需要強轉:?
((ArrayList)list).ensureCapacity(30);

當每次修改結構時，增加導致擴容，或者刪，都會修改modCount。

構造方法
? ? //默認構造函數里的空數組
? ? private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

? ? //存儲集合元素的底層實現：真正存放元素的數組
? ? transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
? ? //當前元素數量
? ? private int size;

? ? //默認構造方法
? ? public ArrayList() {
? ? ? ? //默認構造方法只是簡單的將 空數組賦值給了elementData
? ? ? ? this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
? ? }

? ? //空數組
? ? private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
? ? //帶初始容量的構造方法
? ? public ArrayList(int initialCapacity) {
? ? ? ? //如果初始容量大于0，則新建一個長度為initialCapacity的Object數組.
? ? ? ? //注意這里并沒有修改size(對比第三個構造函數)
? ? ? ? if (initialCapacity > 0) {
? ? ? ? ? ? this.elementData = new Object[initialCapacity];
? ? ? ? } else if (initialCapacity == 0) {//如果容量為0，直接將EMPTY_ELEMENTDATA賦值給elementData
? ? ? ? ? ? this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
? ? ? ? } else {//容量小于0，直接拋出異常
? ? ? ? ? ? throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?initialCapacity);
? ? ? ? }
? ? }

? ? //利用別的集合類來構建ArrayList的構造函數
? ? public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
? ? ? ? //直接利用Collection.toArray()方法得到一個對象數組，并賦值給elementData?
? ? ? ? elementData = c.toArray();
? ? ? ? //因為size代表的是集合元素數量，所以通過別的集合來構造ArrayList時，要給size賦值
? ? ? ? if ((size = elementData.length) != 0) {
? ? ? ? ? ? // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
? ? ? ? ? ? if (elementData.getClass() != Object[].class)//這里是當c.toArray出錯，沒有返回Object[]時，利用Arrays.copyOf 來復制集合c中的元素到elementData數組中
? ? ? ? ? ? ? ? elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
? ? ? ? } else {
? ? ? ? ? ? //如果集合c元素數量為0，則將空數組EMPTY_ELEMENTDATA賦值給elementData?
? ? ? ? ? ? // replace with empty array.
? ? ? ? ? ? this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
? ? ? ? }
? ? }
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小結一下，構造函數走完之后，會構建出數組elementData和數量size。

這里大家要注意一下Collection.toArray()這個方法，在Collection子類各大集合的源碼中，高頻使用了這個方法去獲得某Collection的所有元素。

關于方法：Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class)，就是根據class的類型來決定是new 還是反射去構造一個泛型數組，同時利用native函數，批量賦值元素至新數組中。?
如下：

? ? public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {
? ? ? ? @SuppressWarnings("unchecked")
? ? ? ? //根據class的類型來決定是new 還是反射去構造一個泛型數組
? ? ? ? T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
? ? ? ? ? ? ? (T[]) new Object[newLength]
? ? ? ? ? ? : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
? ? ? ? //利用native函數，批量賦值元素至新數組中。
? ? ? ? System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?Math.min(original.length, newLength));
? ? ? ? return copy;
? ? }
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值得注意的是，System.arraycopy也是一個很高頻的函數，大家要留意一下。

? ? public static native void arraycopy(Object src, ?int ?srcPos,
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? Object dest, int destPos,
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? int length);
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常用API
1 增
每次 add之前，都會判斷add后的容量，是否需要擴容。

public boolean add(E e) {
? ? ensureCapacityInternal(size + 1); ?// Increments modCount!!
? ? elementData[size++] = e;//在數組末尾追加一個元素，并修改size
? ? return true;
}
? ? private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;//默認擴容容量 10
? ? private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
? ? ? ? //利用 == 可以判斷數組是否是用默認構造函數初始化的
? ? ? ? if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
? ? ? ? ? ? minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
? ? ? ? }

? ? ? ? ensureExplicitCapacity(minCapacity);
? ? }

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
? ? modCount++;//如果確定要擴容，會修改modCount?

? ? // overflow-conscious code
? ? if (minCapacity - elementData.length > 0)
? ? ? ? grow(minCapacity);
}

//需要擴容的話，默認擴容一半
private void grow(int minCapacity) {
? ? // overflow-conscious code
? ? int oldCapacity = elementData.length;
? ? int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//默認擴容一半
? ? if (newCapacity - minCapacity < 0)//如果還不夠 ，那么就用 能容納的最小的數量。（add后的容量）
? ? ? ? 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);//拷貝，擴容，構建一個新數組，
}
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public void add(int index, E element) {
? ? rangeCheckForAdd(index);//越界判斷 如果越界拋異常

? ? ensureCapacityInternal(size + 1); ?// Increments modCount!!
? ? System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?size - index); //將index開始的數據 向后移動一位
? ? elementData[index] = element;
? ? size++;
}
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public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
? ? Object[] a = c.toArray();
? ? int numNew = a.length;
? ? ensureCapacityInternal(size + numNew); ?// Increments modCount //確認是否需要擴容
? ? System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);// 復制數組完成復制
? ? size += numNew;
? ? return numNew != 0;
}
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public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
? ? rangeCheckForAdd(index);//越界判斷

? ? Object[] a = c.toArray();
? ? int numNew = a.length;
? ? ensureCapacityInternal(size + numNew); ?// Increments modCount //確認是否需要擴容

? ? int numMoved = size - index;
? ? if (numMoved > 0)
? ? ? ? System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?numMoved);//移動（復制)數組

? ? System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);//復制數組完成批量賦值
? ? size += numNew;
? ? return numNew != 0;
}
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總結：?
add、addAll。?
先判斷是否越界，是否需要擴容。?
如果擴容， 就復制數組。?
然后設置對應下標元素值。

值得注意的是：?
1 如果需要擴容的話，默認擴容一半。如果擴容一半不夠，就用目標的size作為擴容后的容量。?
2 在擴容成功后，會修改modCount

2 刪
public E remove(int index) {
? ? rangeCheck(index);//判斷是否越界
? ? modCount++;//修改modeCount 因為結構改變了
? ? E oldValue = elementData(index);//讀出要刪除的值
? ? int numMoved = size - index - 1;
? ? if (numMoved > 0)
? ? ? ? System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?numMoved);//用復制 覆蓋數組數據
? ? elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work ?//置空原尾部數據 不再強引用， 可以GC掉
? ? return oldValue;
}
? ? //根據下標從數組取值 并強轉
? ? E elementData(int index) {
? ? ? ? return (E) elementData[index];
? ? }

//刪除該元素在數組中第一次出現的位置上的數據。 如果有該元素返回true，如果false。
public boolean remove(Object o) {
? ? if (o == null) {
? ? ? ? for (int index = 0; index < size; index++)
? ? ? ? ? ? if (elementData[index] == null) {
? ? ? ? ? ? ? ? fastRemove(index);//根據index刪除元素
? ? ? ? ? ? ? ? return true;
? ? ? ? ? ? }
? ? } else {
? ? ? ? for (int index = 0; index < size; index++)
? ? ? ? ? ? if (o.equals(elementData[index])) {
? ? ? ? ? ? ? ? fastRemove(index);
? ? ? ? ? ? ? ? return true;
? ? ? ? ? ? }
? ? }
? ? return false;
}
//不會越界 不用判斷 ，也不需要取出該元素。
private void fastRemove(int index) {
? ? modCount++;//修改modCount
? ? int numMoved = size - index - 1;//計算要移動的元素數量
? ? if (numMoved > 0)
? ? ? ? System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?numMoved);//以復制覆蓋元素 完成刪除
? ? elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work ?//置空 不再強引用
}

//批量刪除
public boolean removeAll(Collection<?> c) {
? ? Objects.requireNonNull(c);//判空
? ? return batchRemove(c, false);
}
//批量移動
private boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement) {
? ? final Object[] elementData = this.elementData;
? ? int r = 0, w = 0;//w 代表批量刪除后 數組還剩多少元素
? ? boolean modified = false;
? ? try {
? ? ? ? //高效的保存兩個集合公有元素的算法
? ? ? ? for (; r < size; r++)
? ? ? ? ? ? if (c.contains(elementData[r]) == complement) // 如果 c里不包含當前下標元素，?
? ? ? ? ? ? ? ? elementData[w++] = elementData[r];//則保留
? ? } finally {
? ? ? ? // Preserve behavioral compatibility with AbstractCollection,
? ? ? ? // even if c.contains() throws.
? ? ? ? if (r != size) { //出現異常會導致 r !=size , 則將出現異常處后面的數據全部復制覆蓋到數組里。
? ? ? ? ? ? System.arraycopy(elementData, r,
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?elementData, w,
? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?size - r);
? ? ? ? ? ? w += size - r;//修改 w數量
? ? ? ? }
? ? ? ? if (w != size) {//置空數組后面的元素
? ? ? ? ? ? // clear to let GC do its work
? ? ? ? ? ? for (int i = w; i < size; i++)
? ? ? ? ? ? ? ? elementData[i] = null;
? ? ? ? ? ? modCount += size - w;//修改modCount
? ? ? ? ? ? size = w;// 修改size
? ? ? ? ? ? modified = true;
? ? ? ? }
? ? }
? ? return modified;
}
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從這里我們也可以看出，當用來作為刪除元素的集合里的元素多余被刪除集合時，也沒事，只會刪除它們共同擁有的元素。

小結：?
1 刪除操作一定會修改modCount，且可能涉及到數組的復制，相對低效。?
2 批量刪除中，涉及高效的保存兩個集合公有元素的算法，可以留意一下。

3 改
不會修改modCount，相對增刪是高效的操作。

public E set(int index, E element) {
? ? rangeCheck(index);//越界檢查
? ? E oldValue = elementData(index); //取出元素?
? ? elementData[index] = element;//覆蓋元素
? ? return oldValue;//返回元素
}
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4 查
不會修改modCount，相對增刪是高效的操作。

public E get(int index) {
? ? rangeCheck(index);//越界檢查
? ? return elementData(index); //下標取數據
}
E elementData(int index) {
? ? return (E) elementData[index];
}
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5 清空，clear
會修改modCount。

public void clear() {
? ? modCount++;//修改modCount
? ? // clear to let GC do its work
? ? for (int i = 0; i < size; i++) ?//將所有元素置null
? ? ? ? elementData[i] = null;

? ? size = 0; //修改size?
}
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6 包含 contain
//普通的for循環尋找值，只不過會根據目標對象是否為null分別循環查找。
public boolean contains(Object o) {
? ? return indexOf(o) >= 0;
}
//普通的for循環尋找值，只不過會根據目標對象是否為null分別循環查找。
public int indexOf(Object o) {
? ? if (o == null) {
? ? ? ? for (int i = 0; i < size; i++)
? ? ? ? ? ? if (elementData[i]==null)
? ? ? ? ? ? ? ? return i;
? ? } else {
? ? ? ? for (int i = 0; i < size; i++)
? ? ? ? ? ? if (o.equals(elementData[i]))
? ? ? ? ? ? ? ? return i;
? ? }
? ? return -1;
}
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7 判空 isEmpty()
public boolean isEmpty() {
? ? return size == 0;
}
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8 迭代器 Iterator.
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 //默認是0
? ? int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such ?//上一次返回的元素 (刪除的標志位)
? ? int expectedModCount = modCount; //用于判斷集合是否修改過結構的 標志

? ? public boolean hasNext() {
? ? ? ? return cursor != size;//游標是否移動至尾部
? ? }

? ? @SuppressWarnings("unchecked")
? ? public E next() {
? ? ? ? checkForComodification();
? ? ? ? int i = cursor;
? ? ? ? if (i >= size)//判斷是否越界
? ? ? ? ? ? throw new NoSuchElementException();
? ? ? ? Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
? ? ? ? if (i >= elementData.length)//再次判斷是否越界，在 我們這里的操作時，有異步線程修改了List
? ? ? ? ? ? throw new ConcurrentModificationException();
? ? ? ? cursor = i + 1;//游標+1
? ? ? ? return (E) elementData[lastRet = i];//返回元素 ，并設置上一次返回的元素的下標
? ? }

? ? public void remove() {//remove 掉 上一次next的元素
? ? ? ? if (lastRet < 0)//先判斷是否next過
? ? ? ? ? ? throw new IllegalStateException();
? ? ? ? checkForComodification();//判斷是否修改過

? ? ? ? try {
? ? ? ? ? ? ArrayList.this.remove(lastRet);//刪除元素 remove方法內會修改 modCount 所以后面要更新Iterator里的這個標志值
? ? ? ? ? ? cursor = lastRet; //要刪除的游標
? ? ? ? ? ? lastRet = -1; //不能重復刪除 所以修改刪除的標志位
? ? ? ? ? ? expectedModCount = modCount;//更新 判斷集合是否修改的標志，
? ? ? ? } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
? ? ? ? ? ? throw new ConcurrentModificationException();
? ? ? ? }
? ? }
//判斷是否修改過了List的結構，如果有修改，拋出異常
? ? final void checkForComodification() {
? ? ? ? if (modCount != expectedModCount)
? ? ? ? ? ? throw new ConcurrentModificationException();
? ? }
}
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總結
增刪改查中， 增導致擴容，則會修改modCount，刪一定會修改。 改和查一定不會修改modCount。
擴容操作會導致數組復制，批量刪除會導致 找出兩個集合的交集，以及數組復制操作，因此，增、刪都相對低效。 而 改、查都是很高效的操作。
因此，結合特點，在使用中，以Android中最常用的展示列表為例，列表滑動時需要展示每一個Item（element）的數組，所以 查 操作是最高頻的。相對來說，增操作 只有在列表加載更多時才會用到 ，而且是在列表尾部插入，所以也不需要移動數據的操作。而刪操作則更低頻。 故選用ArrayList作為保存數據的結構。
在面試中還有可能會問到和Vector的區別，我大致看了一下Vector的源碼，內部也是數組做的，區別在于Vector在API上都加了synchronized所以它是線程安全的，以及Vector擴容時，是翻倍size，而ArrayList是擴容50%。
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作者：張旭童?
來源：CSDN?
原文：https://blog.csdn.net/zxt0601/article/details/77281231?
版權聲明：本文為博主原創文章，轉載請附上博文鏈接！

總結

以上是生活随笔為你收集整理的面试必备：ArrayList源码解析（JDK8）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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