Java SE——ArrayList
一ArrayList定義
1 實現RandomAccess介面：
這也是一個標記介面，介面中沒有任何方法和常量，表名該類支援快速的隨機訪問。在工具類Collections
中應用二分查詢方法時判斷了是否實現了該介面
1 int binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key) { 2 if (list instanceof RandomAccess || list.size()<BINARYSEARCH_THRESHOLD) 3 return Collections.indexedBinarySearch(list, key); 4 else 5 return Collections.iteratorBinarySearch(list, key); 6 }
2 實現Cloneable介面：
淺拷貝可以通過呼叫Object.clone()；但是呼叫該方法的物件一定要實現該介面，否則會丟擲CloneNoSupportException。
3 實現了Serializable介面：
表示可以序列化
4 實現list介面：
list介面是list集合類的上層介面，實現該介面的類都必須實現一些方法
二 欄位屬性：
//集合的預設大小 private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; //空的陣列例項 private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; //這也是一個空的陣列例項，和EMPTY_ELEMENTDATA空陣列相比是用於瞭解新增元素時陣列膨脹多少 private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; //儲存 ArrayList集合的元素，集合的長度即這個陣列的長度 //1、當 elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 時將會清空 ArrayList //2、當新增第一個元素時，elementData 長度會擴充套件為 DEFAULT_CAPACITY=10 transient Object[] elementData; //表示集合的長度 private int size;
三 建構函式：
此無參建構函式將建立一個DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 宣告的陣列，注意此時初始容量是0，而不是大家以為的 10。
注意：根據預設建構函式建立的集合，ArrayList list = new ArrayList();此時集合長度是0.
建立一個指定大小的陣列，等於0時，就建立一個空陣列，小於0時，丟擲IllegalArgumentException異常。
將已有的集合複製到ArrayList中。
四 方法：
擴容的核心方法就是呼叫Arrays.copyOf 方法，建立一個更大的陣列，然後將原陣列元素拷貝過去即可。下面我們看看具體實現。
如上圖所示，增加元素之前會呼叫ensureCapacityInternal()方法來確定集合的大小，如果集合滿了，就要擴容操作。
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
//這裡的minCapacity 是集合當前的大小+1，可以看add的傳參
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
//elementData 是實際用來儲存元素的陣列，注意陣列的大小和集合的大小不是相等的，前面的size是指集合大小
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
接下來就是擴容的方法:
1 private void grow(int minCapacity) {
2 int oldCapacity = elementData.length;//得到原始陣列的長度
3 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//新陣列的長度等於原陣列長度的1.5倍
4 if (newCapacity - minCapacity < 0)//當新陣列長度仍然比minCapacity小，則為保證最小長度，新陣列等於minCapacity
5 newCapacity = minCapacity;
6 //MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8 = 2147483639
7 if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)//當得到的新陣列長度比 MAX_ARRAY_SIZE 大時，呼叫 hugeCapacity 處理大陣列
8 newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
9 //呼叫 Arrays.copyOf 將原陣列拷貝到一個大小為newCapacity的新陣列（注意是拷貝引用）
10 elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
11 }
12
13 private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
14 if (minCapacity < 0) //
15 throw new OutOfMemoryError();
16 return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? //minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE,則新陣列大小為Integer.MAX_VALUE
17 Integer.MAX_VALUE :
18 MAX_ARRAY_SIZE;
19 }
對於 ArrayList 集合新增元素，我們總結一下：
①、當通過 ArrayList() 構造一個空集合，初始長度是為0的，第 1 次新增元素，會建立一個長度為10的陣列，並將該元素賦值到陣列的第一個位置。
②、第 2 次新增元素，集合不為空，而且由於集合的長度size+1是小於陣列的長度10，所以直接新增元素到陣列的第二個位置，不用擴容。
③、第 11 次新增元素，此時 size+1 = 11，而陣列長度是10，這時候建立一個長度為10+10*0.5 = 15 的陣列（擴容1.5倍），然後將原陣列元素引用拷貝到新陣列。並將第 11 次新增的元素賦值到新陣列下標為10的位置。
④、第 Integer.MAX_VALUE - 8 = 2147483639，然後 2147483639%1.5=1431655759（這個數是要進行擴容） 次新增元素，為了防止溢位，此時會直接建立一個 1431655759+1 大小的陣列，這樣一直，每次新增一個元素，都只擴大一個範圍。
⑤、第 Integer.MAX_VALUE - 7 次新增元素時，建立一個大小為 Integer.MAX_VALUE 的陣列，在進行元素新增。
⑥、第 Integer.MAX_VALUE + 1 次新增元素時，丟擲 OutOfMemoryError 異常。
注意：能向集合中新增 null 的，因為陣列可以有 null 值存在。
刪除元素：
- 根據給定索引刪除指定元素：
/**
* @param index the index of the element to be removed
* @return the element that was removed from the list
* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
*/
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);//判斷給定索引的範圍，超過集合大小則丟擲異常
modCount++;
E oldValue = elementData(index);//得到索引處的刪除元素
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0) //size-index-1 > 0 表示 0<= index < (size-1),即索引不是最後一個元素
//通過 System.arraycopy()將陣列elementData 的下標index+1之後長度為 numMoved的元素拷貝到從index開始的位置
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work 將陣列最後一個元素置為 null，便於垃圾回收
return oldValue; // 將被刪除的元素返回
}
2.根據元素值刪除：
/**
* @param o element to be removed from this list, if present
* @return <tt>true</tt> if this list contained the specified element
*/
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) { //用if判斷了一次 就直接返回，所以remove是刪除第一次出現的元素
fastRemove(index);
return true;
}
} else {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
修改元素：
修改元素就比較簡單，先呼叫rangeCheck判斷給定索引是否超出範圍，再替換索引出元素，返回被替換的值。
/**
* @param index index of the element to replace
* @param element element to be stored at the specified position
* @return the element previously at the specified position
* @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
*/
public E set(int index, E element) {
rangeCheck(index);
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
獲得元素：
根據索引獲得元素。
根據元素獲得索引，還有 lastIndexOf(Object o) 方法是返回最後一次出現該元素的下標。
public int indexOf(Object o) {
if (o == null) {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (elementData[i]==null) //依然是用的if判斷就直接返回，所以也是獲得第一次出現該元素的索引
return i;
} else {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1; //如果沒有，就返回-1；
}