探索ArrayList底层实现
背景
想进步，想学习了，反正面试都要问的，还不如早点看了好。探索ArrayList源代码是基于JDK1.8版本的，相比以前的版本不知道有没有优化，毕竟没看过之前版本的底层代码。一般看底层代码前我都习惯先阅读下该类的注释说明，也不知道在哪里养成的习惯。相信大家都写过应用代码，既然写过，那也深知注释对于一个使用者来说是多么的重要，决定了它是否能够正确的使用，所以这是一个好习惯。
阅读注释
看到这不知道你们有没有很惊讶，反正我倒是一惊，所以我说看注释很重要！！！如果是你写代码给别人看，除了看具体代码之外，看注释就是最好的理解方式了，一语道破很多原理，要求不高的我都觉得可以不用看代码实现了，所以接下来会继续阅读注释。
这就变相地在说，ArrayList中的get/set效率比LinkedList高，这不正好验证了我们常说的ArryList存取快，插入删除慢，我想它的时间复杂度说明了一切，虽然这里只是给出了结论。在这里顺便提供下有趣的时间复杂度的介绍文章，便于理解。
简单地说数组会自动扩容。
在这里我将amount翻译成次数，这个单词本意是数量的意思。基于我对ArrayList的了解，当容量不足时，它是需要扩充容量的，就上面咱们提到的自动扩容，每次容量不足时都需要自动扩容，若一开始就设置好这个容量，那么就减少了自动扩容的次数，所以我将它翻译成次数。它的意思就是让你提前设置好容量大小，以便容量不足时需要消耗时间去自动扩容。
大致意思是ArrayList不是线程安全，所以在多线程环境下要在外部控制同步防止数据紊乱。
截图中应该讲的挺明白了！
Fail-Fast：快速失败，我也是第一次听说该术语，它仅仅用于检测BUG，说明不了什么问题。
数据结构
按照顺序先来看下ArrayList都具有哪些成员属性。
//支持序列化、可克隆、随机访问
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
//序列化标识
private static final serialVersionUID = 8683452581122892189L;
//默认初始值容量大小10
private static final DEFAULT_CAPACITY = 10;
//空数组实例，主要用来做赋值
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
//空数组实例，当采用默认的空构造函数时采用该实例作为默认值
//该实例与 EMPTY_ELEMENTDATA 被区分开来以便知道当第一个元素被添加时数组该扩充多大，简单来说该属性会参与到计算当中，而 EMPTY_ELEMENTDATA只是用作简单的赋值
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
//ArrayList中的元素被添加到该数组中
//ArrayList的容量大小是该数组的长度大小
//空构造函数的 elementData被赋值为 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，当添加第一个元素时，elementData数组大小将会被扩充到默认容量大小10
//该对象加上 transient 修饰符表示不对该属性进行序列化
transient Object[] elementData;
//ArrayList容量大小，意指它包含元素的个数
private int size;
//我们都知道定义一个数组的大小是 int 类型，那么也就意味着最大的数组大小应该是Integer.MAX_VALUE，但是这里为啥要减去8呢？
//查阅资源发现大部分的人都在说8个字节是用来存储数组的大小，半信半疑
//分配最大数组，某些VM会在数组中存储header word，按照上面的说法指的应该是数组的大小
//若尝试去分配更大的数组可能会造成 OutOfMemoryError: 定义的数组大小超过VM上限
//不同的操作系统对于不同的JDK可能分配的内存会有所差异，所以8这个数字可能是为了保险起见
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
//ArrayList结构被修改的次数
//该字段主要针对迭代器与子集使用，若该属性被出乎意料的改变了，调用迭代器的相关方法，如 next、 remove、previous、set、add则会抛出 ConcurrentModificationException异常，该//情况其实就是上面提到的fail-fast
//严格上来说，该字段并不算是结构被修改的次数，在判断是否需要扩容时，它是首先进行增加在判断，不过这不影响，该字段仅用来判断是否与其他字段相等
protected transient int modCount = 0;
}
这些成员属性都很容易理解，加上提供了注释，所以这边就不做多的阐述！
构造函数
接下来介绍ArrayList提供的构造函数。
/**
* 构造一个指定初始容量大小的空数组，相当于 new Object[initialCapacity]
* 若入参initialCapacity大于0，则创建具有指定大小的空数组，并让elementData指向该数组
* 若入参initialCapacity等于0，则elementData指向已经创建好的空数组
* 若入参initialCapacity小于0，则抛出参数异常
* @param initialCapacity 初始容量大小
*/
public ArrayList(int initialCapacity) {
if (initialCapacity > 0) {
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
} else {
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: " + initialCapacity);
}
}
/**
* 构造一个初始容量为10的空数组，并让elementData指向已经创建好的空数组
* 初始容量并不是在这里设置，而是在添加第一个元素时进行初始化
*/
public ArrayLlist() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
/**
* 构建一个包含指定collection集合的数组，ArrayList容量大小和该集合大小一致，指定集合中的元素按照迭代器的顺序排列
* collection集合类型有Map、set、List等子类，所以入参可以是多种类型
* collection集合转换成数组，elementData指向该数组，size成员属性被赋值为collection集合长度
* 若该数组大小大于0，则判断数组类型是否是Ojbect[],若不是则创建一个新的数组，并拷贝elementData数组中的内容
* 若该数组大小等于0，则elementData指向空数组
* collection集合不可能创建长度为负数的集合
* @param c 指定集合
*/
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray();
if ((size = elementData.length) != 0) {
//c.toArray 可能不会返回正确的Object[]类型，这边可能会利用多态的性质，如 A a = new B()
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
//空数组
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
若已经提前知道数组容量，则建议使用new ArrayList(initialCapacity)
若不知道数组容量的话，那就没办法了
ArrayList(Collection c)一般是在包含关系的情况下使用
方法说明
接下来按照类的声明顺序介绍方法，有必要的情况下结合例子进行说明。
缩小数组大小空间
/**
* 缩小ArrayList对象的容量到当前数组的大小，应用可以调用该方法来最小化ArrayList对象的存储空间，简单来说就是节约空间，去掉没有用到的剩余数组空间
* modCount 是记录ArrayList修改结构的次数，节约数组空间就是减少了数组的大小
* size 是数组填充了元素的个数，实实在在的大小，而 elementData.length 是数组的总容量大小，也就是说只有当填充/删除元素时size的大小才会变化
* 而当进行扩容时 elementData.length 才会变化，毕竟数组的长度变大了
* 若size小于elementData.length，则判断 size是否等于0
* 若size等于0，则将 elementData 指向空数组
* 若size不等于0，则创建一个大小为size的数组，并将elementData中原有的元素拷贝到新数组中，同时更新elementData指向新数组，从而完成节约数据空间的作用
* size的长度是不可能大于elementData.length
*/
public void trimToSize() {
modCount++;
if (size < elementData.length) {
elementData = (size == 0) ? EMPTY_ELEMENTDATA
: Arrays.copyOf(elementData, size);
}
}
自定义容量 + 扩容机制
自定义容量可以在创建ArrayList对象时设置，若后期发现容量不足总不能手动去改数值吧，故而提供了其他方法去自定义容量。
/**
* 增加ArrayList对象的容量，在必要情况下，入参minCapacity至少要确保能容纳元素的数量
* 若 elementData 不等于空数组，则minExpand = 0，否则minExpand = DEFAULT_CAPACITY = 10
*
* 假设去掉设置minExpand的值的语句会造成的影响：
* 若采用new ArrayList的方式创建对象，则表示在第一次添加元素时，自动将容量扩充到10，而若在此之前先手动扩充容量，如果该值小于10，则会扩容一次，而当容量不足时，
* 又会扩容一次，总的来说会频繁的进行扩容，而为什么一开始要设置成10呢，微软工程师做过调研，认为该数字比较常用，实际上设置成其它值也是没问题的
*
* 扩容机制为了保证所有的元素都能被容纳，自定义容量与自动扩容的数值会进行比较，取较大值作为扩容的参数，故而有了minCapacity与minExpand的比较
* 若minCapacity大于minExpand，则调用ensureExplicitCapacity方法
*
* @param minCapacity 手动扩充的容量大小
*/
public void ensureCapacity (int minCapacity) {
int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) ? 0 : DEFAULT_CAPACITY;
if (minCapacity > minExpand) {
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
}
/**
* modCount指的是记录修改结构的次数，但若是minCapacity 小于 elementData.length，则结构并没有修改，在这点上不是很难理解
* 判断完需要扩容的参数，接下来应该判断该参数是否大于预先定义好的总容量大小，还是取较大值
* 若minCapacity大于elementData.length，则调用grow方法开始扩容
*
* @param minCapacity 手动扩充的容量大小
*/
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
/**
* oldCapacity >> n：oldCapacity除以2的n次方
*
* 首先获取当前数组的容量大小，获取自动扩容时的容量大小为 oldCapacity + oldCapacity/2 = 1.5 * oldCapacity，也就是说两次扩容之间是1.5倍的关系
* 判断手动扩充的容量是否大于自动扩充的容量
* 若大于，则自动扩容的容量修改为手动扩充的容量，即 newCapacity = minCapacity，否则newCapacity不变，即采用自动扩充的容量
* 为了防止内存溢出，扩容并不是无止境的扩充，当大于一个临界点MAX_ARRAY_SIZE时，就不允许在采用自动扩容的容量大小，而是取最大值或临界点
*
* 参考hugeCapacity方法：
* 当程序执行到①时，我们可以知道 newCapacity >= minCapacity（指的是赋值之后的关系）
* 若MAX_ARRAY_SIZE大于newCapacity，则就开始创建长度为newCapacity的新数组，三者的关系为 MAX_ARRAY_SIZE > newCapacity >= minCapacity
* 若MAX_ARRAY_SIZE小于newCapacity，则进入到hugeCapacity方法，但此时我们不知道minCapacity 与 MAX_ARRAY_SIZE的大小关系
* 若minCapacity大于MAX_ARRAY_SIZE，则采用最大值，不允许无限制的手动设置扩充容量，不过最大值有可能会出现内存溢出
* 三者关系为：newCapacity >= minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE
* 若minCapacity小于MAX_ARRAY_SIZE，则采用临界值，该临界值是保证在不同的操作系统下不会发生内存溢出， 三者关系为：newCapacity > MAX_ARRAY_SIZE > minCapacity
* 得出结论：
* 添加元素时会先到底临界值，此时不会发生内存溢出，若在往上增长则达到最大值，最大值有可能发生内存溢出
*
* @param minCapacity 手动扩充的容量大小
*/
private void grow(int minCapacity) {
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity; --------------------> ① 手动添加
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
/**
* 判断入参minCapacity 是否大于 MAX_ARRAY_SIZE
* 若 minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE，则返回值是最大值
* 若 minCapacity <= MAX_ARRAY_SIZE，则返回值是临界值
*
* @param minCapacity 手动扩充的容量大小
* @return 容量大小结果值
*/
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
/**
* 计算出要扩充的容量大小并扩容
*
* @param minCapacity 手动扩充的容量大小
*/
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
/**
* 只有在采用new ArrayList()的方式创建对象后，elementData才会等于DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，而以其他方式创建对象后都具有一定的容量大小
* 若 elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，比较手动扩容与自动扩容的容量大小，取较大值
* 若不相等，则采用手动扩容容量大小
*
* @param elementData 数组
* @param minCapacity 手动扩充的容量大小
* @return 容量大小结果值
*/
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
什么情况下会扩容
- 这个问题有点白问，当然了是数组不够用了才需要扩充容量了，不过它不是一个一个的扩充，而是采用一定的规则去扩充，回答的也有点傻！
自动扩容机制
- 每次自动扩容都以
1.5倍的关系进行增长，如果期间手动扩充容量，则会比较手动扩充的容量大小与1.5倍的容量大小，取较大值进行扩容。 - 扩容是比较耗时的，应该尽力去避免，所以在初始化时就应该提供一个容量参数。
容量最大值
- 最大值是Interger.MAX_VALUE，但容易造成内存溢出，保险起见在容量等于Integer.MAX_VALUE - 8 的时候就应该停止扩充容量。
获取元素
/**
* 获取数组中指定索引的元素
* @param index 指定索引
* @return 指定索引对应的元素
*/
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
return elementData(index);
}
修改元素
/**
* 修改数组中指定索引的值
* rangCheck检查角标是否越界
* @param index 索引
* @param element 新元素，替换索引对应的值
* @return 旧元素，索引对应的值
*/
public E set(int index, E element) {
rangeCheck(index);
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
添加/插入元素
/**
* 添加元素到数组尾部，添加元素之前会先进行扩容判断
* @param e 新元素
* @return 是否添加成功
*/
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1);
elementData[size++] = e;
return true;
}
/**
* 添加元素到数组中的指定位置，添加元素之前会先进行扩容和角标越界判断
* 插入过程中将index索引位置及后续的所有元素都将向右移动一格，同时将当前索引位置的值修改成新值
* 数组扩容跟size属性没有任何关系，size只负责数组中有多少个元素，插入元素后故而 + 1
* @param index 索引
* @param element 新元素
*/
public void add(int index, E element) {
rangeCheckForAdd(index);
ensureCapacityInternal(size + 1);
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}
/**
* 添加数组到另外一个数组中，从尾部开始追加
* 相当于合并两个数组
* @param c 数组
* @return 数组中的元素是否添加到另外一个数组中
*/
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount
System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
/**
* 添加数组到另外一个数组中，从指定索引出开始添加
* 插入过程中将index索引位置及后续的任何元素都将往右移动 numNew 格，相当于是批量插入
* 相当于在插入前先将原有的元素都往右移动，预先留出空位来给后面要添加的元素
* @param index 索引
* @param c 数组
* @return 数组中的元素是否添加到另外一个数组中
*/
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
rangeCheckForAdd(index);
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount
int numMoved = size - index;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
numMoved);
System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
移除元素
/**
* 移除数组中指定索引的值，移除元素之前会先进行角标越界判断
* 移除过程中将index索引位置后续的所有元素都将向左移动一格
* 为了能让GC尽可能地回收资源，主动将尾部位置设置成null
* @param index 索引
* @return 移除的旧值
*/
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);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
}
/**
* 移除数组中第一次出现的指定值
* @param o 指定元素
* @return 是否删除成功
*/
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
fastRemove(index);
return true;
}
} else {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
/**
* 移除从指定起始索引到指定结束索引之间的所有元素
* 移除包含fromIndex索引对应的值，但不包括toIndex索引对应的值
* 移除过程中将toIndex索引位置及其后续的所有元素往左移动 toIndex - fromIndex 格
*
* 看到这里的时候有些理解难题，在移除元素后索引位置上的元素主动设置成null，我明白这一点，不好理解的点在于算法
* 假设如下：
* f t
* 1 2 3 4 5 6 7 8
*
* 移除3后的结果，注意4是不会被移除的：
* 1 2 6 7 8 9 null null
*
* 根据需求，我们知道要将8位置上的值设置成null，那么问题就在于我怎么才能知道7位置上的索引是多少呢？哦，是7，这个不算，算法应该怎么写呢？
* 所以我很好奇怎么是这个答案：size - (toIndex-fromIndex)，后面着重理解了一下：
*
* f t
* 1 2 6 7 8 9 null null
* <= size =>
* <= t-f =>
* <= ? =>
* 求?的值，也就是在求null的索引是多少，看上面的图就应该比较好理解了（不知道看的懂不），size - (toIndex-fromIndex)就刚好是索引的值
*
* @param fromIndex 起始索引
* @param toIndex 结束索引
*/
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
modCount++;
int numMoved = size - toIndex;
System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex,
numMoved);
int newSize = size - (toIndex-fromIndex);
for (int i = newSize; i < size; i++) {
elementData[i] = null;
}
size = newSize;
}
/**
* 批量移除数组中的指定数组的元素
* @param c 指定移除的元素集合
* @return 是否移除成功
*/
public boolean removeAll(Collection<?> c) {
Objects.requireNonNull(c);
return batchRemove(c, false);
}
简单方法
/**
* 获取数组中的元素个数
* @return 数组中的元素个数
*/
public int size() {
return size;
}
/**
* 判断是否是空元素数组
* @return 数组是否为空
*/
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
/**
* 采用正向遍历的方式，获取数组中与指定元素相等的元素的索引
* 若存在多个元素，取第一次与指定元素相等的元素的索引
* 若找不到指定元素则返回 -1
* 方法中通过equals判断两对象是否相等，若是调用Object#equals方法，是在判断两者的地址是否指向同一个
* 若对象中已经覆写了Object#equals，则应该引起注意！
* @param o 指定元素
* @return 指定元素的索引
*/
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;
}
/**
* 采用反向遍历的方式，获取数组中与指定元素相等的元素的索引
* 若存在多个元素，取第一次与指定元素相等的元素的索引
* 若找不到指定元素则返回 -1
* 方法中通过equals判断两对象是否相等，若是调用Object#equals方法，是在判断两者的地址是否指向同一个
* 若对象中已经覆写了Object#equals，则应该引起注意！
* @param o 指定元素
* @return 指定元素的索引
*/
public int lastIndexOf(Object o) {
if (o == null) {
for (int i = size-1; i >= 0; i--)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = size-1; i >= 0; i--)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
/**
* 调用该clone之前，该类要实现Cloneable，不然会抛出异常
* 数组默认已经实现了Cloneable接口，直接调用方法即可，而且直接返回对应的类型，不需要向下转型，同时包含数组元素
* 浅拷贝与深拷贝，举个例子吧
* 比如A类中包含基本类型与B类，当调用A类clone方法后，两个A对象肯定是不一致，不然就不叫做拷贝了，不过这不是关键
* 若A1对象中的B对象与A2对象中的B对象指向同一个对象，则认为它是浅拷贝，认为B没有被拷贝新的一份
* 若两者指向不相等的话，则认为深拷贝，认为B重新拷贝了一份，不过这通常需要我们自定义代码，就像下面的方法一样
* @return 克隆后的新对象
*/
public Object clone() {
try {
ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();
v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
v.modCount = 0;
return v;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError(e);
}
}
/**
* 返回一个包含所有列表元素的有序（按照添加顺序）数组
* 此方法是创建一个新数组，方便使用者能够随便操作新数组
* @return 新数组
*/
public Object[] toArray() {
return Arrays.copyOf(elementData, size);
}
/**
* 将列表的所有元素放入到指定数组中并返回
*
* 注意：T类型要么是数组中数据的相同类型，要么是数组中数据的父类型，运用多态性质
* 若传入的新数组容量 < 列表容量，则取它的类类型来创建一个包含列表元素的新数组，并返回
* 若传入的新数组容量 > 列表容量，则将列表中的元素按照顺序拷贝到新数组中，同时将新数组中索引为size的值设置成null
*
* 一开始我也好奇为啥要在索引为size上设置个null呢？
* 看了注释加上自我的理解，若传入的新数组是个空数组的话，那么除了拷贝列表元素后剩余的所有空间的值都为null，此时在给索引为size的值设置成null似乎没有多大
* 意思；另外一种情况是若传入的新数组不是个空数组，那这个设置就有意义了，传入的新数组的某些元素会被列表元素覆盖，同时有个null，剩下的才是自己本身的数据，呈现这样子一种效果
*
* List<Integer> list = new ArrayList<>();
* list.add(11);
*
* Integer[] str = new Integer[]{1,2,3,4,5,6,7,8,9,10};
* Integer[] s1 = list.toArray(str);
*
* for (Integer s : s1) {
* System.out.println(s + ",");
* }
*
* 输出结果：11,null,3,4,5,6,7,8,9,10,
* 那么设置这个null的意义就在于能够确定列表中元素个数（长度），但有个前提就是调用者知道链表中的所有节点信息不存在null才有意义，目前我只有想到这一种情况下有用！
*
* @param a 指定数组
* @return 填充完列表元素的指定数组
*/
public <T> T[] toArray(T[] a) {
if (a.length < size)
return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());
System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}
/**
* 获取数组中指定索引中的值
* @param index 指定索引
* @return 指定索引的元素
*/
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}
/**
* 判断索引是否越界
* @param index 指定索引
*/
private void rangeCheck(int index) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
/**
* 判断角标是否越界，该方法专门针对add 和 addAll方法
* @param index 指定索引
*/
private void rangeCheckForAdd(int index) {
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
/**
* 本质上该方法与移除元素没啥区别
* @param index 索引
*/
private void fastRemove(int index) {
modCount++;
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
}
/**
* 清空元素，主动将数组中的元素设置为null方便GC回收垃圾
*/
public void clear() {
modCount++;
for (int i = 0; i < size; i++)
elementData[i] = null;
size = 0;
}
/**
* 集合与数组取交集
* 最终数组中只包含与集合共有的元素，相当于在修改数组
* @param c 指定集合
* @return 数组元素是否被修改成功
*/
public boolean retainAll(Collection<?> c) {
Objects.requireNonNull(c);
return batchRemove(c, true);
}
/**
* 批量删除元素
* 若集合是否包含指定元素的结果与入参complement比较，
* 若complement是false，移除数组与集合共有的元素
* 若complement是true，保留数组与集合共有的元素，即交集
* @param c 指定集合
* @param complement 比较值
* @return 数组元素是否被修改
*/
private boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement) {
final Object[] elementData = this.elementData;
int r = 0, w = 0;
boolean modified = false;
try {
for (; r < size; r++)
if (c.contains(elementData[r]) == complement)
elementData[w++] = elementData[r];
} finally {
// Preserve behavioral compatibility with AbstractCollection,
// even if c.contains() throws.
if (r != size) {
System.arraycopy(elementData, r,
elementData, w,
size - r);
w += size - r;
}
if (w != size) {
for (int i = w; i < size; i++)
elementData[i] = null;
modCount += size - w;
size = w;
modified = true;
}
}
return modified;
}
/**
* 自定义序列化
* 若写入过程中数组结构被修改则会抛出异常
* 如果采用默认的序列化机制，空余的空间会作为null写入本地文件或者在网络中传输，耗费了不必要的资源
* 故而使用自定义序列化机制，仅写入索引为(0，size）的有效元素以节省资源
* 默认的序列化机制会将非静态与非瞬时（非transient修饰）写入流中
* @param s 输出流
*/
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException{
int expectedModCount = modCount;
//执行默认序列化过程
s.defaultWriteObject();
//写入元素个数
s.writeInt(size);
// 按顺序写入
for (int i=0; i<size; i++) {
s.writeObject(elementData[i]);
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/**
* 自定义反序列化
* @param s 输入流
*/
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
//执行默认的反序列化过程
s.defaultReadObject();
//要写读一个字节，因为是按顺序写入
//因为已经执行了默认的反序列化过程，已经为size赋值了，故不用再次赋值
s.readInt(); // ignored
if (size > 0) {
int capacity = calculateCapacity(elementData, size);
SharedSecrets.getJavaOISAccess().checkArray(s, Object[].class, capacity);
ensureCapacityInternal(size);
//将流中的元素写入到数组中
Object[] a = elementData;
for (int i=0; i<size; i++) {
a[i] = s.readObject();
}
}
}
/**
* 遍历数组，并对数组中的元素进行指定处理
* 在遍历过程中不允许修改结构，否则会抛出错误
* @param action 函数式接口，对数组中的元素指定处理
*/
public void forEach(Consumer<? super E> action) {
Objects.requireNonNull(action);
final int expectedModCount = modCount;
@SuppressWarnings("unchecked")
final E[] elementData = (E[]) this.elementData;
final int size = this.size;
for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
action.accept(elementData[i]);
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/**
* 根据指定条件移除元素
* 笔者对BitSet也是第一次接触，针对本文章它显的不是很重要，故而大概了解了一下
*
* 该方法中将满足条件的元素索引存放到BitSet中，同时记录移除元素的个数removeCount
* 紧接着BitSet调用 nextClearBit方法，该方法根据指定的索引获取没有在BitSet中存放的下一个索引，直接上个例子吧
* BitSet removeSet = new BitSet();
* removeSet.set(1)
* removeSet.set(2)
* System.out.println(removeSet.nextClearBit(1)) --> 3
*
* 一开始已经在BitSet中存放了要移除的元素的索引，当调用nextClearBit方法循环遍历获取到的索引就是要保留的元素的索引
* 故而直接获取元素的值将其存放到数组中，最后的数组是按照保留元素的顺序进行存放的
*
* 函数式接口中不能调用修改结构的方法
* @param filter 使用指定条件来过滤元素
* @return 是否移除成功
*/
public boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) {
Objects.requireNonNull(filter);
int removeCount = 0;
final BitSet removeSet = new BitSet(size);
final int expectedModCount = modCount;
final int size = this.size;
for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
@SuppressWarnings("unchecked")
final E element = (E) elementData[i];
if (filter.test(element)) {
removeSet.set(i);
removeCount++;
}
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
// shift surviving elements left over the spaces left by removed elements
final boolean anyToRemove = removeCount > 0;
if (anyToRemove) {
final int newSize = size - removeCount;
for (int i=0, j=0; (i < size) && (j < newSize); i++, j++) {
i = removeSet.nextClearBit(i);
elementData[j] = elementData[i];
}
for (int k=newSize; k < size; k++) {
elementData[k] = null; // Let gc do its work
}
this.size = newSize;
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
modCount++;
}
return anyToRemove;
}
/**
* 根据指定规则替换所有旧元素
* operator.apply方法：旧元素作为入参传入，根据规则返回新元素，然后进行替换
* operator.apply方法中不能调用修改结构的方法
* @param operator 指定规则，函数式接口
*/
public void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {
Objects.requireNonNull(operator);
final int expectedModCount = modCount;
final int size = this.size;
for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
elementData[i] = operator.apply((E) elementData[i]);
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
modCount++;
}
/**
* 根据指定规则对数组中的元素进行排序
* 若没有指定规则则使用默认的升序进行排序
* 指定规则后会调用自定义比较器中的compare方法进行比较排序
* @param c 自定义比较器，覆写compare方法
*/
public void sort(Comparator<? super E> c) {
final int expectedModCount = modCount;
Arrays.sort((E[]) elementData, 0, size, c);
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
modCount++;
}
/**
* 判断数组中是否包含指定集合中的所有元素
* 但凡集合中有一个元素不存在数组中则返回false
* @param c 指定集合
* @return 数组中是否包含指定集合中的所有元素
*/
public boolean containsAll(Collection<?> c) {
for (Object e : c)
if (!contains(e))
return false;
return true;
}
/**
* 先判断当前对象与指定对象是否指向同一个对象，就是在判断地址
* 紧接着判断指定对象属于List的子类
* 紧接着获取两个对象的迭代器
* 若两个迭代器的元素个数不相等，则返回false
* 若两个迭代器的元素个数相等，则将两个迭代器的元素进行对应的比较，但凡出现对应的元素不相等则返回false
* @param o 指定对象
* @return 当前对象与指定对象是否相等
*/
public boolean equals(Object o) {
if (o == this)
return true;
if (!(o instanceof List))
return false;
ListIterator<E> e1 = listIterator();
ListIterator<?> e2 = ((List<?>) o).listIterator();
while (e1.hasNext() && e2.hasNext()) {
E o1 = e1.next();
Object o2 = e2.next();
if (!(o1==null ? o2==null : o1.equals(o2)))
return false;
}
return !(e1.hasNext() || e2.hasNext());
}
/**
* 获取哈希值
* @return 哈希值
*/
public synchronized int hashCode() {
return super.hashCode();
}
/**
* 获取数组元素的字符串
* @return 数组元素的字符串
*/
public synchronized String toString() {
return super.toString();
}
/**
* 获取分割迭代器
* 由于该方法涉及到另外一个接口，会另外新起一篇文章来讲解该内容，这里就不做阐述
* 附上文章地址：http://zlia.tech/2019/08/28/explain-arraylist-spliterator-sourcecode
* @return
*/
public Spliterator<E> spliterator() {
return new ArrayListSpliterator<>(this, 0, -1, 0);
}
default Stream<E> stream() {
return StreamSupport.stream(spliterator(), false);
}
default Stream<E> parallelStream() {
return StreamSupport.stream(spliterator(), true);
}
迭代器
/**
* 返回一个包含指定索引到结尾之间的元素的列表迭代器
* 元素之间按照顺序排序
* @param index 起始索引
* @return 包含元素的列表迭代器
*/
public ListIterator<E> listIterator(int index) {
if (index < 0 || index > size)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
return new ListItr(index);
}
/**
* 返回一个包含所有元素的列表迭代器
* @return 包含元素的列表迭代器
*/
public ListIterator<E> listIterator() {
return new ListItr(0);
}
/**
* 获取迭代器
* @return 迭代器
*/
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
/**
* 迭代器，正向迭代
* 通过判断是否存在下一个元素，若有则获取，若没有则说明迭代结束
* @param E 元素类型
*/
private class Itr implements Iterator<E> {
//下一个元素的索引
int cursor;
//当前元素的索引
int lastRet = -1;
int expectedModCount = modCount;
/**
* 初始化
*/
Itr() {}
/**
* 判断是否存在下一个元素
* @return 是否存在下一个元素
*/
public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}
/**
* 获取下一个元素的值
* @return 下一个元素的值
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1;
return (E) elementData[lastRet = i];
}
/**
* 移除迭代过程中当前索引的元素
* 初始化时当前索引为 -1
*/
public void remove() {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/**
* 遍历元素，只能遍历一次
* 在遍历过程中调用remove方法需要注意，可能会抛出IllegalStateException异常
* 在移除过程中 lastRet 成员变量可能为是 -1，故而会抛出异常
* 与forEach的区别在于：可以遍历多次
* @param consumer 函数式接口，声明如何处理元素的函数
*
* List<String> list = new ArrayList<>();
* list.add("1");
* list.add("2");
* list.iterator().forEachRemaining(str -> {
* System.out.println("str:" + str);
* });
*
* List<String> list = new ArrayList<>();
* list.add("1");
* list.add("2");
* list.add("3");
* list.add("4");
* list.add("5");
* Iterator<String> iterator = list.iterator();
* while (iterator.hasNext()) {
* String nextValue = iterator.next();
* if (nextValue.equals("3")) {
* iterator.forEachRemaining(str -> {
* System.out.println("内层：" + str);
* });
* }
* System.out.println("外层：" + nextValue);
* }
*
*/
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) {
Objects.requireNonNull(consumer);
final int size = ArrayList.this.size;
int i = cursor;
if (i >= size) {
return;
}
final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
while (i != size && modCount == expectedModCount) {
consumer.accept((E) elementData[i++]); //迭代过程中依次传入元素
}
cursor = i;
lastRet = i - 1;
checkForComodification();
}
/**
* 初始化时 modCount 与 expectedModCount 是相等的
* 但如果在遍历的过程修改数组结构的话，此时 modCount 会有所变化，导致两者不相等，故而抛出异常，也就是我们上面提到的fast-failed异常
*/
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/**
* 列表迭代器，正向迭代
* 可获取上一个元素、下一个元素及索引
*/
private class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {
/**
* 初始化参数
*/
ListItr(int index) {
super();
cursor = index;
}
/**
* 判断是否有前一个元素
* @return 是否有前一个元素
*/
public boolean hasPrevious() {
return cursor != 0;
}
/**
* 获取下一个元素的索引
* @return 下一个元素的索引
*/
public int nextIndex() {
return cursor;
}
/**
* 获取上一个元素的索引
* @return 上一个元素的索引
*/
public int previousIndex() {
return cursor - 1;
}
/**
* 获取上一个元素
* 在获取过程中会判断该数组结构是否被修改
* @return 上一个元素
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public E previous() {
checkForComodification();
int i = cursor - 1;
if (i < 0)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i;
return (E) elementData[lastRet = i];
}
/**
* 随着遍历，索引是会向前移动，用指定元素替换索引处的元素
* @param e 指定元素
*/
public void set(E e) {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.set(lastRet, e);
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/**
* 随着遍历，索引是会向前移动，将指定元素添加到下一个索引位置上
* @param e 指定元素
*/
public void add(E e) {
checkForComodification();
try {
int i = cursor;
ArrayList.this.add(i, e);
cursor = i + 1;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
}
要理解迭代器，很关键的一个点就是cursor，它的位置决定了你调用方法的结果！
子集
/**
* 获取指定起始索引到指定结束索引之间的元素，简称获取指定子集
* 指定区间中的元素包括起始索引，不包括结束索引
* 若起始索引与结束索引相等，则返回空元素
* 对子集的操作，即调用set、add、remove等方法将会影响到整个数组
* 但在先获取子集后，又对整个数组的结构进行修改，这时在遍历子集则会导致报错，而对于整体的非结构性修改则不会报错，不过依然会影响到子集
* 所以在获取子集后最好不要修改数组的结构
* @param fromIndex 起始索引
* @param toIndex 结束索引
* @return 指定区间中的所有元素，称为子集
*/
public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size);
return new SubList(this, 0, fromIndex, toIndex);
}
/**
* 判断起始索引与结束索引
* 该判断在子集中又获取子集时显得较为重要
* @param fromIndex 起始索引
* @param toIndex 结束索引
* @param size 数组大小
*/
static void subListRangeCheck(int fromIndex, int toIndex, int size) {
if (fromIndex < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException("fromIndex = " + fromIndex);
if (toIndex > size)
throw new IndexOutOfBoundsException("toIndex = " + toIndex);
if (fromIndex > toIndex)
throw new IllegalArgumentException("fromIndex(" + fromIndex +
") > toIndex(" + toIndex + ")");
}
/**
* 子集对象，支持随机访问
*
* List<String> list = new ArrayList<>();
* list.add("1"); //0
* list.add("2"); //1
* list.add("3"); //2
* list.add("4"); //3
* list.add("5"); //4
* list.add("6"); //5
* list.add("7"); //6
* list.add("8"); //7
* list.add("9"); //8
* list.add("10"); //9
*
* List<String> sub = list.subList(1,9);
* 0,1,2,3,4,5,6,7
* 2,3,4,5,6,7,8,9
*
* sub.subList(2,8);
* 0,1,2,3,4,5
* 4,5,6,7,8,9
*
* 以上提供的方法只要是帮助大家去理解子集又获取子集的例子，其中加入了索引（上）及索引对应的元素（下）
*
*/
private class SubList extends AbstractList<E> implements RandomAccess {
/**
* 指向调用者的引用，该变量特别是在子集中又子集时很关键，决定了是否理解该功能的重要因素
* ArrayList -> subList -> subList
* 当第一次调用subList获取子集时，为了方便理解，称为子集1，这个时候子集1中的parent指向了ArrayList，这点比较好理解
* 当子集1又获取子集时，称为子集2，这个时候子集2中的parent指向了子集1，依次类推
* 如果你仔细看了下面的方法后，你会知道它是如何调用的？例如子集2中调用add方法
* 子集2#add -> parent#add = 子集1#add -> parent#add = ArrayList#add，最终都会调用到最上层类
*
* 那么为什么要这么设计呢？何不子集2#add -> ArrayList#add 这样子的调用呢？
* 理由在于modCount，它是指数组结构被修改的次数，这边就不再阐述何为结构被修改，假设下若按照 子集2#add -> ArrayList#add这样子的顺序调用的话
* ArrayList#modCount会正常变化，子集2#modCount也会正常变化，可参考add方法中的 this.modCount = parent.modCount 代码片段，
* 按照上面的假设，此时只有ArrayList与子集2的modCount正常变化，但是子集1却没有变化，那当你在遍历子集1时，它会首先判断子集1的modCount是否与ArrayList的modCount相等
* 若不相等，则抛出异常，具体可看 checkForComodification 方法，所以子集2#add时，也必须同时修改子集1的modCount，故而如此设计
*
* 有一个点关键，我们说是因为modCount，而只有结构修改了modCount才会变化，才需要如此调用，那么如果modCount没有被修改呢？
* 那就不需要那么麻烦了，调用流程就是我们所假设的如此了 子集2#add -> ArrayList#add
*
* 所以两种设计就用到了两个变量：parentOffset、offset
* 两个变量分别针对两种方式去调用
*/
private final AbstractList<E> parent;
/**
* 当前子集索引与父子集索引的偏移量，简单地说就是子集2与子集1的索引偏移量，有一个等式
* index2：子集2的索引 parentOffset2：子集2的属性
* index1：子集1的索引 parentOffset1：子集1的属性
* index3:ArrayList的索引
* parentOffset2 + index2 = index1 + parentOffset1 = index3
* 做了那么多，无非就是把子集1与子集2与ArrayList三者关联起来
*/
private final int parentOffset;
/**
* 当前子集索引与ArrayList索引的偏移量，简单地说就是子集2与ArrayList的索引偏移量
* 在创建子集2时，会把子集1与ArrayList的索引偏移量传给子集2，接着在加上子集2与子集1的索引偏移量就可以得到子集2与ArrayList的索引偏移量
*
* offset2：子集2与子集1的索引偏移量（fromIndex）
* offset1：子集1与ArrayList的索引偏移量（offset）
* offset：当前子集，也就是子集2与ArrayList的索引偏移量
* offset2 + offset1 = offset
*/
private final int offset;
/**
* 子集的元素个数
*/
int size;
/**
* 初始化参数
* @param parent 调用者
* @param offset 当前子集与ArrayList的索引偏移量
* @param fromIndex 子集的起始索引
* @param toIndex 子集的结束索引
*/
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;
}
/**
* 将指定元素替换子集中的指定索引
* 指定索引的大小是相对于子集，故而加上offset
* 由于该方法并没有修改结构，故而直接调用ArrayList的对应方法
* @param index 相对于子集的索引
* @param e 指定元素
* @return 旧元素
*/
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;
}
/**
* 获取子集中指定索引对应的元素
* 指定索引的大小是相对于子集，故而加上offset
* 由于该方法并没有修改结构，故而直接调用ArrayList的对应方法
* @param index 相对于子集的索引
* @return 指定索引对应的元素
*/
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
checkForComodification();
return ArrayList.this.elementData(offset + index);
}
/**
* 获取子集的元素个数
*/
public int size() {
checkForComodification();
return this.size;
}
/**
* 子集中指定索引上添加元素
* 由于该方法修改了数组结构，故而先调用上层子集的add方法，若没有子集则直接是ArrayList
* @param index 相对于子集的索引
* @param e 添加的元素
*/
public void add(int index, E e) {
rangeCheckForAdd(index);
checkForComodification();
parent.add(parentOffset + index, e);
this.modCount = parent.modCount;
this.size++;
}
/**
* 移除子集中指定索引位置的元素
* 由于该方法修改了数组结构，故而先调用上层子集的remove方法，若没有子集则直接是ArrayList
* @param index 相对于子集的索引
* @return 移除的元素
*/
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);
checkForComodification();
E result = parent.remove(parentOffset + index);
this.modCount = parent.modCount;
this.size--;
return result;
}
/**
* 移除子集中指定索引范围的所有元素
* 由于该方法修改了数组结构，故而先调用上层子集的removeRange方法，若没有子集则直接是ArrayList
* @param fromIndex 相对于子集的起始索引
* @param toIndex 相对于子集的结束索引
*/
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
checkForComodification();
parent.removeRange(parentOffset + fromIndex,
parentOffset + toIndex);
this.modCount = parent.modCount;
this.size -= toIndex - fromIndex;
}
/**
* 子集末尾上追加集合
* @param c 集合
* @return 是否添加成功
*/
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(this.size, c);
}
/**
* 子集中指定索引上添加集合
* @param index 相对于子集的索引
* @param c 集合
* @return 是否添加成功
*/
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
rangeCheckForAdd(index);
int cSize = c.size();
if (cSize==0)
return false;
checkForComodification();
parent.addAll(parentOffset + index, c);
this.modCount = parent.modCount;
this.size += cSize;
return true;
}
/**
* 获取子集迭代器
* @return 子集迭代器
*/
public Iterator<E> iterator() {
return listIterator();
}
/**
* 获取子集列表迭代器
* 列表迭代器中的元素是从指定索引开始到结束索引
* 这里就不对子集列表迭代器中的方法做再次解释了，毕竟它跟ArrayList是类似的
* @param index 相对于子集的索引
* @return 列表迭代器
*/
public ListIterator<E> listIterator(final int index) {
checkForComodification();
rangeCheckForAdd(index);
final int offset = this.offset;
return new ListIterator<E>() {
int cursor = index;
int lastRet = -1;
int expectedModCount = ArrayList.this.modCount;
public boolean hasNext() {
return cursor != SubList.this.size;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= SubList.this.size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (offset + i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1;
return (E) elementData[offset + (lastRet = i)];
}
public boolean hasPrevious() {
return cursor != 0;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E previous() {
checkForComodification();
int i = cursor - 1;
if (i < 0)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (offset + i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i;
return (E) elementData[offset + (lastRet = i)];
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) {
Objects.requireNonNull(consumer);
final int size = SubList.this.size;
int i = cursor;
if (i >= size) {
return;
}
final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (offset + i >= elementData.length) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
while (i != size && modCount == expectedModCount) {
consumer.accept((E) elementData[offset + (i++)]);
}
// update once at end of iteration to reduce heap write traffic
lastRet = cursor = i;
checkForComodification();
}
public int nextIndex() {
return cursor;
}
public int previousIndex() {
return cursor - 1;
}
public void remove() {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
SubList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
expectedModCount = ArrayList.this.modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
public void set(E e) {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.set(offset + lastRet, e);
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
public void add(E e) {
checkForComodification();
try {
int i = cursor;
SubList.this.add(i, e);
cursor = i + 1;
lastRet = -1;
expectedModCount = ArrayList.this.modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
final void checkForComodification() {
if (expectedModCount != ArrayList.this.modCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
};
}
/**
* 获取子集
* 子集中又获取子集
* @param fromIndex 相对于子集的起始索引
* @param toIndex 相对于子集的结束索引
* @return 子集
*/
public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size);
return new SubList(this, offset, fromIndex, toIndex);
}
/**
* 校验索引是否超出范围
* @param index 相对于子集的索引
*/
private void rangeCheck(int index) {
if (index < 0 || index >= this.size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
/**
* 校验索引是否超出范围
* @param index 相对于子集的索引
*/
private void rangeCheckForAdd(int index) {
if (index < 0 || index > this.size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
/**
* 索引超出范围的错误信息
* @param index 相对于子集的索引
* @return 错误信息
*/
private String outOfBoundsMsg(int index) {
return "Index: "+index+", Size: "+this.size;
}
/**
* 校验子集的结构修改次数是否与ArrayList一致
* 若先获取子集后，接着在ArrayList上修改了结构，则会报错
* 因为子集的modCount并没有随着ArrayList结构的修改而变化，导致了两个变量不一致
*/
private void checkForComodification() {
if (ArrayList.this.modCount != this.modCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
/**
* 由于该方法涉及到另外一个接口，会另外新起一篇文章来讲解该内容，这里就不做阐述
* 附上文章地址：http://zlia.tech/2019/07/19/explain-arraylist-spliterator-sourcecode/
*/
public Spliterator<E> spliterator() {
checkForComodification();
return new ArrayListSpliterator<E>(ArrayList.this, offset,
offset + this.size, this.modCount);
}
}
其他方法
public class Arrays {
/**
* 拷贝指定数组到新数组中，根据指定的长度缩短或使用null扩充新数组
* 新数组与原始数组的数据类型是完全一样的
*/
public static <T> T[] copyOf(T[] original, int newLength) {
return (T[]) copyOf(original, newLength, original.getClass());
}
/**
* 拷贝指定数组到新数组中，根据指定的长度缩短或使用null扩充新数组
* 新数组的数据类型由入参newType决定
* 判断入参newType是否是Ojbect[]类型
* 若newType是Object[]类型，则创建一个长度为newLength的新数组，并向下转型为T[]类型
* 若newType不是Object[]类型，则创建一个长度为newLength的新数组，但由于Array.newInstance返回值是Object，故而向下转型为T[]类型
* Array.newInstance与System.arraycopy属于C底层代码，故而查看不了具体实现
* System.arraycopye(param1, param2, param3, param4, param5)
* param1：原始数组； param2：原始数组复制元素的起始角标； param3：新数组； param4：复制元素到新数组的起始角标处；param5：原始数组要从起始角标开始拷贝多少个元素到新数组
* 从原始数组param1的角标为param2开始复制param5个元素，到新数组param3的角标为param4作为复制元素的起始点
* 返回新数组，此时已经填充好数据
*
* System.arraycopy性能趋势：当数组大小在百万到千万级别之间时所花费的时间差别不大，但是当达到亿级别后，所花费的时间就会差很多
* 所以这也就导致了当数组容量达到亿级别后，手动调用ensureCapacity来预先设置容量大小所带来的效率比自动扩容的销量要低很多
*/
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;
}
}
总结
写的内容有点过多，这里总结一下，方便获取直接获取结果！
ArrayList允许存放Null。
ArrayList内部通过数组实现，大体上和Vector类似，除了是非线程安全。
ArrayList中的size、isEmpty、get、set、iterator、listIterator的时间复杂度是O(1)，而add操作的时间复杂度是O(n)。
由于ArrayList是非线程安全，所以多线程情况下要在外部控制线程安全或使用Collections.synchronizedList也行。
创建空参数的ArrayList对象时，默认的初始容量是10，当容量不足时，以1.5倍速度增长。
在构建ArrayList对象时，最好能预先设置容量大小，以免减少后期扩容花费的时间。
ArrayList容量的临界值是最大值 - 8，这个数字8是因为在数组中除了存储元素之外还会存储数组的长度，而这些数据都在内存中，不同操作系统对内存的分配可能有所差异，减去8更多的是为了防止内存溢出。
ArrayList的Iterator迭代器中的forEachRemaining方法只能调用一次，且在该方法中不能调用remove方法。
ArrayList的ListIterator迭代器可反向遍历列表。
在获取ArrayList的子集后不能在做结构上的修改。
获取迭代器后，不允许进行结构修改操作，因为会 expectedModCount 与 modCount 是否相等。
在遍历过程中不允许修改结构，否则会抛出错误。
重点关注
默认每次自动扩容的关系是1.5倍 非线程安全 默认初始扩容值10 get/set时间复杂度O(1)，add时间复杂度O(n) 底层是通过数组存储元素，故是有序可重复集合
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