Java中ArrayList的工作原理详解

1.ArrayList

以数组实现。节约空间，但数组有容量限制。超出限制时会增加50%容量，用System.arraycopy（）复制到新的数组。因此最好能给出数组大小的预估值。默认第一次插入元素时创建大小为10的数组。按数组下标访问元素－get（i）、set（i,e）的性能很高，这是数组的基本优势。如果按下标插入元素、删除元素－add（i,e）、remove（i）、remove（e），则要用System.arraycopy（）来复制移动部分受影响的元素，性能就变差了。越是前面的元素，修改时要移动的元素越多。直接在数组末尾加入元素－常用的add（e），删除最后一个元素则无影响。

ArrayList是一个相对来说比较简单的数据结构，最重要的一点就是它的自动扩容。

2.构造方法

ArrayList提供了三个构造方法：

ArrayList(int initialCapacity)：指定容量
ArrayList()：构造一个默认容量为10的ArrayList
ArrayList(Collection<? extends E> c)：构造一个指定Collection的ArrayList

3.add

 // 添加指定元素到list末尾
  public boolean add(E e) {
    // 检查是否需要扩容
    ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
    // 赋值
    elementData[size++] = e;
    return true;
  }
  private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
      // 比较默认的容量10和传入的容量，返回大点的数
      minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }
    //扩容
    ensureExplicitCapacity(minCapacity);
  } 
  private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    // 记录修改次数
    modCount++;
    // overflow-conscious code
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
      grow(minCapacity);
  }
  private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    // 记录当前list的容量
    int oldCapacity = elementData.length;
    // 扩展为原来的1.5倍
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    // 如果扩展1.5倍还不能满足，直接扩展为需求值
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
      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);
  }

也就是说，当增加数据的时候，如果ArrayList的大小已经不满足需求时，那么数组大小就会变为原来的1.5倍，之后就是把老的数据拷贝新的数组里面。例如我创建的list的容量时10，当我们已经添加了10个元素的之后，再添加就会进行自动扩容到15。

get，set

  public E get(int index) {
    rangeCheck(index);
    return elementData(index);
  }
  public E set(int index, E element) {
    rangeCheck(index);
    E oldValue = elementData(index);
    elementData[index] = element;
    return oldValue;
  }

get()和set()就比较简单了，进行范围检查后就可以进行对应的操作了。由于ArrayList是动态数组，所以我们完全可以根据下标来获取ArrayList中的元素，而且速度还比较快，故ArrayList长于随机访问。

remove

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;
}

remove()首先进行范围检查，然后计算移动的开始位置，如果大于0的话就进行移动并返回旧值

以上就是本文的全部内容，希望本文的内容对大家的学习或者工作能带来一定的帮助，同时也希望多多支持！

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