ArrayList源碼解讀(一)

Meils 發布于2019-08-16 17:44 / 2009人閱讀

摘要：源碼解讀屬性默認的初始化空間空的數組用于空對象初始化存儲數組，非私有簡化了嵌套類訪問實際存儲的數據量集合被操作次數，次數對不上拋出構造方法設置初始空間大小的構造方法大于就構造對應長度的數組等于就直接賦值空的數組對象小于就拋出異常無參構造方法

ArrayList源碼解讀 屬性

   
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;//默認的初始化空間

    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};//空的數組用于空對象初始化

    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    transient Object[] elementData; //存儲數組，非私有簡化了嵌套類訪問

    private int size;//實際存儲的數據量
    
    protected transient int modCount = 0;//集合被操作次數，次數對不上拋出ConcurrentModificationException();

構造方法

設置初始空間大小的構造方法

 public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) {//大于0就構造對應長度的Object數組
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {//等于0就直接賦值空的數組對象
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {//小于0就拋出異常
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }

無參構造方法

 public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;//直接賦值空的數組對象
    }

集合子類參數的構造方法

 public ArrayList(Collection c) {
        elementData = c.toArray();//參數c為實現了Collection的類，toArray為Collection接口定義方法
        if ((size = elementData.length) != 0) {
            if (elementData.getClass() != Object[].class)//Arrays.copyOf返回類型依賴于第一個參數的類型，此處防止Arrays.copyOf不返回 Object[]類型數據，bug見https://bugs.openjdk.java.net/browse/JDK-6260652
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);//注意此處，僅拷貝實際數據長度
        } else {
            // replace with empty array.
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;//c參數集合長度為0，那么elementData賦值為空的數組對象
        }
    }

基礎方法

trimToSize elementData長度修剪到實際存儲數據長度

 public void trimToSize() {
        modCount++;//操作數+1
        if (size < elementData.length) {//如果實際存儲數量小于elementData長度
            elementData = (size == 0)
              ? EMPTY_ELEMENTDATA//如果實際存儲為0，那么elementData賦值為空的數組對象
              : Arrays.copyOf(elementData, size);//否則拷貝實際存儲的長度的數據
        }
    }

ensureCapacity 確保elementData至少可以容納minCapacity個數據

  public void ensureCapacity(int minCapacity) {
        if (
        minCapacity > elementData.length//最低容納數量大于當前elementData長度
            && 
        !(elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA&& minCapacity <= DEFAULT_CAPACITY)//elementData不等于空數組對象并且最低容納量大于默認空間(10)
        ) {
            modCount++;//操作數+1
            grow(minCapacity);//符合條件則擴展數組
        }
    }

grow 擴展數組

  private Object[] grow() {
        return grow(size + 1);//按照實際存儲數據量+1來擴展
    }

grow(int minCapacity) 擴展數組

private Object[] grow(int minCapacity) {
        return elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity(minCapacity));//復制數組，長度為newCapacity(minCapacity)的返回
    }

newCapacity(int minCapacity) 返回至少與給定最小容量一樣大的容量

 private int newCapacity(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;//獲取舊elementData長度
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//新的長度為舊的1.5倍
        if (newCapacity - minCapacity <= 0) {//如果新的長度比最小容量小
            if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)
                return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);//如果elementData是空的，返回10和最小容量中比較大的一個
            if (minCapacity < 0) // overflow
                throw new OutOfMemoryError();//最小容量不允許為負數
            return minCapacity;//如果新的長度比最小容量小，那么直接返回最小容量
        }
        return (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE <= 0)//如果新的長度比最大長度小，那么返回新的容量，否則返回hugeCapacity(minCapacity)返回值
            ? newCapacity
            : hugeCapacity(minCapacity);
    }

hugeCapacity(int minCapacity) 返回大的的容量

 private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();//最小容量不允許為負數
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE)
            ? Integer.MAX_VALUE//如果最小容量大于MAX_ARRAY_SIZE返回Integer的最大值
            : MAX_ARRAY_SIZE;//否則返回MAX_ARRAY_SIZE (MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;)
    }

size 返回實際存儲的數據數

public int size() {
        return size;
    }

isEmpty 判斷實際存儲的數據是否為空

  public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

contains 判斷一個元素是否存在

 public boolean contains(Object o) {
        return indexOf(o) >= 0;
    }

indexOf 獲取一個元素位置

  public int indexOf(Object o) {
        return indexOfRange(o, 0, size);
    }

indexOfRange(Object o, int start, int end) 范圍內查詢目標數據在集合中的位置

   int indexOfRange(Object o, int start, int end) {
        Object[] es = elementData;
        if (o == null) {//如果目標數據為空
            for (int i = start; i < end; i++) {//從start循環到end
                if (es[i] == null) {
                    return i;//如果數據為null,則返回對應的下標
                }
            }
        } else {//目標數據不為空
            for (int i = start; i < end; i++) {//從start循環到end
                if (o.equals(es[i])) {//調用的是目標函數的equals方法，這很重要
                    return i;
                }
            }
        }
        return -1;
    }

lastIndexOf(Object o) 查找元素最后一次出現位置

 public int lastIndexOf(Object o) {
        return lastIndexOfRange(o, 0, size);
    }

lastIndexOfRange(Object o, int start, int end) 范圍內查詢元素最后一次出現位置（即逆第一次出現位置）

 int lastIndexOfRange(Object o, int start, int end) {
        Object[] es = elementData;
        if (o == null) {//如果目標數據為空
            for (int i = end - 1; i >= start; i--) {//從end-1
                if (es[i] == null) {
                    return i;
                }
            }
        } else {
            for (int i = end - 1; i >= start; i--) {
                if (o.equals(es[i])) {//調用的是目標函數的equals方法，這很重要
                    return i;
                }
            }
        }
        return -1;
    }

clone() 克隆集合

public Object clone() {
        try {
            ArrayList v = (ArrayList) super.clone();
            v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);//克隆出elementData長度為實際元素長度
            v.modCount = 0;
            return v;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            // this shouldn"t happen, since we are Cloneable
            throw new InternalError(e);
        }
    }

toArray() 返回數組

 public Object[] toArray() {
        return Arrays.copyOf(elementData, size);//僅返回實際元素長度的數組
    }

toArray(T[] a) 返回數組

 public  T[] toArray(T[] a) {
        if (a.length < size)
            // Make a new array of a"s runtime type, but my contents:
            return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());
        System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);
        if (a.length > size)
            a[size] = null;//如果傳入的數組長度大于集合實際存儲數目，那么將a數組size位置空后返回（不理解）
        return a;
    }

get(int index) 或許元素

public E get(int index) {
        Objects.checkIndex(index, size);//確認index>0,且index
set(int index, E element) 設置元素值
  public E set(int index, E element) {
        Objects.checkIndex(index, size);//確認index>0,且index
elementData(int index)  獲取元素
 E elementData(int index) {
        return (E) elementData[index];
    }
elementAt(Object[] es, int index) 獲取傳入數組的index位元素
static  E elementAt(Object[] es, int index) {
        return (E) es[index];
    }
add(E e) 添加元素到集合里（尾插入）
  public boolean add(E e) {
        modCount++;
        add(e, elementData, size);
        return true;//注意這里永遠返回true
    }
add(E e, Object[] elementData, int s) 添加元素到集合里
 private void add(E e, Object[] elementData, int s) {
        if (s == elementData.length)
            elementData = grow();//滿了就擴容
        elementData[s] = e;//把s位值設置為e, s一定會是空的
        size = s + 1;//手動將實際元素數+1
    }
add(int index, E element) 將元素插入到固定位置（中部插入）
public void add(int index, E element) {
        rangeCheckForAdd(index);//確認index>0,且index
remove(int index)刪除index位處的數據
public E remove(int index) {
        Objects.checkIndex(index, size);//確認index>0,且index
fastRemove(Object[] es, int i)快速刪除
private void fastRemove(Object[] es, int i) {
        modCount++;
        final int newSize;
        if ((newSize = size - 1) > i)//i在實際存儲數據范圍內（數組下標從0開始）
            System.arraycopy(es, i + 1, es, i, newSize - i);//把i+1位后的newSize - i個數據往前移一位
        es[size = newSize] = null;//把末位置空
    }
equals(Object o)比較對象是否相等
 public boolean equals(Object o) {
        if (o == this) {//判斷內存地址
            return true;
        }

        if (!(o instanceof List)) {//不是List子類，直接返回false
            return false;
        }

        final int expectedModCount = modCount;//賦值期望的操作數
        // ArrayList can be subclassed and given arbitrary behavior, but we can
        // still deal with the common case where o is ArrayList precisely
        boolean equal = (o.getClass() == ArrayList.class)
            ? equalsArrayList((ArrayList) o)//是ArrayList
            : equalsRange((List) o, 0, size);//不是ArrayList

        checkForComodification(expectedModCount);//確認線程安全
        return equal;
    }
equalsArrayList(ArrayList other)ArrayList判斷相等
 private boolean equalsArrayList(ArrayList other) {
        final int otherModCount = other.modCount;
        final int s = size;
        boolean equal;
        if (equal = (s == other.size)) {//比較存儲數據量
            final Object[] otherEs = other.elementData;//傳入的緩沖區
            final Object[] es = elementData;//當前的緩沖區
            if (s > es.length || s > otherEs.length) {
                throw new ConcurrentModificationException();//線程不安全
            }
            for (int i = 0; i < s; i++) {
                if (!Objects.equals(es[i], otherEs[i])) {//比較每個元素，一個不相等就break
                    equal = false;
                    break;
                }
            }
        }
        other.checkForComodification(otherModCount);//查看線程是否安全
        return equal;
    }

equalsRange(List other, int from, int to)判斷List相等
 boolean equalsRange(List other, int from, int to) {
        final Object[] es = elementData;//當前緩沖區
        if (to > es.length) {
            throw new ConcurrentModificationException();//線程不安全
        }
        var oit = other.iterator();//獲取迭代器
        for (; from < to; from++) {
            if (!oit.hasNext() || !Objects.equals(es[from], oit.next())) {//判斷每個元素，跑不到oit.hasNext()為false,因為for循環會先進不來
                return false;
            }
        }
        return !oit.hasNext();//for循環結束后oit.hasNext()必定為false,即!oit.hasNext()是true
            }
checkForComodification(final int expectedModCount)確認線程是否安全
  private void checkForComodification(final int expectedModCount) {
        if (modCount != expectedModCount) {
            throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }
hashCode()返回哈希碼
public int hashCode() {
        int expectedModCount = modCount;
        int hash = hashCodeRange(0, size);//范圍內哈希
        checkForComodification(expectedModCount);//確認線程安全
        return hash;
    }
hashCodeRange(int from, int to)范圍內哈希
 int hashCodeRange(int from, int to) {
        final Object[] es = elementData;
        if (to > es.length) {
            throw new ConcurrentModificationException();//線程不安全
        }
        int hashCode = 1;
        for (int i = from; i < to; i++) {
            Object e = es[i];
            hashCode = 31 * hashCode + (e == null ? 0 : e.hashCode());//對象為空則取0
        }
        return hashCode;
    }
boolean remove(Object o)移除一個對象
public boolean remove(Object o) {
        final Object[] es = elementData;
        final int size = this.size;
        int i = 0;
        found: {
            if (o == null) {//空對象
                for (; i < size; i++)
                    if (es[i] == null)//循環比對內存地址獲取被刪除對象下標
                        break found;//跳出標記found
            } else {//不是空對象
                for (; i < size; i++)
                    if (o.equals(es[i]))//調用要被刪除對象的equals方法
                        break found;//跳出標記found
            }
            return false;//要刪除的數據不在緩沖區中，直接返回false
        }
        fastRemove(es, i);//調用快速刪除，按照下標刪除
        return true;//成功返回true
    }

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