10道題是華為的java電話面試題目
ArrayList是List介面的一個可變長陣列實現。實現了所有List介面的操作,並允許儲存null值。除了沒有進行同步,ArrayList基本等同於Vector。在Vector中幾乎對所有的方法都進行了同步,但ArrayList僅對writeObject和readObject進行了同步,其它比如add(Object)、remove(int)等都沒有同步。
1.儲存
ArrayList使用一個Object的陣列儲存元素。
private transient Object elementData[];
ArrayList實現了java.io.Serializable介面,這兒的transient標示這個屬性不需要自動序列化。下面會在writeObject()方法中詳細講解為什麼要這樣作。
2.add和remove
public boolean add(Object o) {
ensureCapacity(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = o;
return true;
}
注意這兒的ensureCapacity()方法,它的作用是保證elementData陣列的長度可以容納一個新元素。在“自動變長機制”中將詳細講解。
public Object remove(int index) {
RangeCheck(index);
modCount++;
Object oldValue = elementData[index];
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // Let gc do its work
return oldValue;
}
RangeCheck()的作用是進行邊界檢查。由於ArrayList採用一個物件陣列儲存元素,所以在刪除一個元素時需要把後面的元素前移。刪除一個元素時只是把該元素在elementData陣列中的引用置為null,具體的物件的銷燬由垃圾收集器負責。
modCount的作用將在下面的“iterator()中的同步”中說明。
注:在前移時使用了System提供的一個實用方法:arraycopy(),在本例中可以看出System.arraycopy()方法可以對同一個陣列進行操作,這個方法是一個native方法,如果對同一個陣列進行操作時,會首先把從源部分拷貝到一個臨時陣列,在把臨時陣列的元素拷貝到目標位置。
3.自動變長機制
在例項化一個ArrayList時,你可以指定一個初始容量。這個容量就是elementData陣列的初始長度。如果你使用:
ArrayList list = new ArrayList();
則使用預設的容量:10。
public ArrayList() {
this(10);
}
ArrayList提供了四種add()方法,
public boolean add(Object o)
public void add(int index, Object element)
public boolean addAll(Collection c)
public boolean addAll(int index, Collection c)
在每一種add()方法中,都首先呼叫了一個ensureCapacity(int miniCapacity)方法,這個方法保證elementData陣列的長度不小於miniCapacity。ArrayList的自動變長機制就是在這個方法中實現的。
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
int oldCapacity = elementData.length;
if (minCapacity > oldCapacity) {
Object oldData[] = elementData;
int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;
if (newCapacity < minCapacity)
newCapacity = minCapacity;
elementData = new Object[newCapacity];
System.arraycopy(oldData, 0, elementData, 0, size);
}
}
從這個方法實現中可以看出ArrayList每次擴容,都擴大到原來大小的1.5倍。
每種add()方法的實現都大同小異,下面給出add(Object)方法的實現:
public boolean add(Object o) {
ensureCapacity(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = o;
return true;
}
4.iterator()中的同步
在父類AbstractList中定義了一個int型的屬性:modCount,記錄了ArrayList結構性變化的次數。
protected transient int modCount = 0;
在ArrayList的所有涉及結構變化的方法中都增加modCount的值,包括:add()、remove()、addAll()、removeRange()及clear()方法。這些方法每呼叫一次,modCount的值就加1。
注:add()及addAll()方法的modCount的值是在其中呼叫的ensureCapacity()方法中增加的。
AbstractList中的iterator()方法(ArrayList直接繼承了這個方法)使用了一個私有內部成員類Itr,生成一個Itr物件(Iterator介面)返回:
public Iterator iterator() {
return new Itr();
}
Itr實現了Iterator()介面,其中也定義了一個int型的屬性:expectedModCount,這個屬性在Itr類初始化時被賦予ArrayList物件的modCount屬性的值。
int expectedModCount = modCount;
注:內部成員類Itr也是ArrayList類的一個成員,它可以訪問所有的AbstractList的屬性和方法。理解了這一點,Itr類的實現就容易理解了。
在Itr.hasNext()方法中:
public boolean hasNext() {
return cursor != size();
}
呼叫了AbstractList的size()方法,比較當前游標位置是否越界。
在Itr.next()方法中,Itr也呼叫了定義在AbstractList中的get(int)方法,返回當前游標處的元素:
public Object next() {
try {
Object next = get(cursor);
checkForComodification();
lastRet = cursor++;
return next;
} catch(IndexOutOfBoundsException e) {
checkForComodification();
throw new NoSuchElementException();
}
}
注意,在next()方法中呼叫了checkForComodification()方法,進行對修改的同步檢查:
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
現在對modCount和expectedModCount的作用應該非常清楚了。在對一個集合物件進行跌代操作的同時,並不限制對集合物件的元素進行操作,這些操作包括一些可能引起跌代錯誤的add()或remove()等危險操作。在AbstractList中,使用了一個簡單的機制來規避這些風險。這就是modCount和expectedModCount的作用所在。
5.序列化支援
ArrayList實現了java.io.Serializable介面,所以ArrayList物件可以序列化到持久儲存介質中。ArrayList的主要屬性定義如下:
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
private transient Object elementData[];
private int size;
可以看出serialVersionUID和size都將自動序列化到介質中,但elementData陣列物件卻定義為transient了。也就是說ArrayList中的所有這些元素都不會自動系列化到介質中。為什麼要這樣實現?因為elementData陣列中儲存的“元素”其實僅是對這些元素的一個引用,並不是真正的物件,序列化一個物件的引用是毫無意義的,因為序列化是為了反序列化,當你反序列化時,這些物件的引用已經不可能指向原來的物件了。所以在這兒需要手工的對ArrayList的元素進行序列化操作。這就是writeObject()的作用。
private synchronized void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException{
// Write out element count, and any hidden stuff
s.defaultWriteObject();
// Write out array length
s.writeInt(elementData.length);
// Write out all elements in the proper order.
for (int i=0; i<size; i++)
s.writeObject(elementData);
}
這樣元素陣列elementData中的所以元素物件就可以正確地序列化到儲存介質了。
對應的readObject()也按照writeObject()方法的順序從輸入流中讀取:
private synchronized void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
// Read in size, and any hidden stuff
s.defaultReadObject();
// Read in array length and allocate array
int arrayLength = s.readInt();
elementData = new Object[arrayLength];
// Read in all elements in the proper order.
for (int i=0; i<size; i++)
elementData = s.readObject();
}