【List集合】List接口源码解读一（ArrayList）

目录

前言

1. List接口的基本信息

2. ArrayList

2.1.ArrayList 的基本信息

2.2. ArrayList 的构造方法

2.2.1 ArrayList 的构造方法一

2.2.2 ArrayList 的构造方法二

2.2.3 ArrayList 的构造方法三

 2.3 ArrayList 的扩容方式

总结

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前言

        Java 语言由于其跨平台、社区良好等特性，在企业级应用、移动应用、互联网开发等领域广泛应用。今天，让我们来认识一下 java.util 包下的 ArrayList 集合框架

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1. List接口的基本信息

根据源码所知：

代码文档的作者：乔什·布洛赫（Josh Bolch）和尼尔·盖夫特（Neal Gafter）

• List 接口继承自Collection接口
• List 的实现类：

1. ArrayList
2. LinkedList
3. Vector

• List 的抽象类：

1. AbstractList
2. AbstractSequentialList

• 代码起始版本：Java 1.2

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2. ArrayList

2.1.ArrayList 的基本信息

根据源码所知：

•  ArrayList 继承自抽象类 AbstractList
• ArrayList 实现的接口：

1. List 接口：表示一个有序的集合
2. RandomAccess：标记接口，用于标识支持高效随机访问的集合
3. Cloneable：支持克隆（Clone）操作
4. java.io.Serializable：可以将当前类的对象转换为字节序列，以便在网络传输和保存到文件

根据源码所知：

• serialVersionUID ：这是用于序列化和反序列化 ArrayList 对象时的版本号。当对 ArrayList 类进行修改时，需要更新该版本号，以确保序列化和反序列化的兼容性。
• int DEFAULT_CAPACITY = 10：默认的初始容量值，表示当没有指定容量时，ArrayList 的初始容量为 10。
• Object[ ] EMPTY_ELEMENTDATA = { }: 这是一个空的 Object 数组，用于表示空的 ArrayList 实例。
• Object[ ] DEFAULTCAPACITY_ELEMENTDATA = { }： 这也是一个空的 Object 数组，与 EMPTY_ELEMENTDATA 不同之处在于，当第一个元素被添加时，如果 elementData 数组等于 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，它将会被扩容为默认容量 DEFAULT_CAPACITY。
• transient Object [ ] elementData：存储 ArrayList 元素的数组缓冲区。ArrayList 的容量等于这个数组缓冲区的长度。当 elementData 等于 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 时，表示 ArrayList 是空的，并且当第一个元素被添加时，会将其扩容为默认容量。

2.2. ArrayList 的构造方法

2.2.1 ArrayList 的构造方法一

根据源码所知：

这个构造方法接受一个整型参数，其中 initialCapacity 表示初始化 ArrayList 的初始容量

• 如果 initialCapacity 大于0，则初始化 elementData 数组为指定容量的 Object 数组。
• 如果 initialCapacity 等于0，则将 elementData 数组初始化为空的常量EMPTY_ELEMENTDATA。
• 如果 initialCapacity 小于0，则抛出 IllegalArgumentException 异常，提示传入的容量参数不合法。

2.2.2 ArrayList 的构造方法二

根据源码所知：

这是一个无参构造方法，用于构造一个空列表，初始容量为默认的大小。

• 默认的空列表会将 elementData 数组初始化为DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA。

2.2.3 ArrayList 的构造方法三

根据源码所知：

这个构造方法接受一个类型为Collection的参数c，用于构造一个包含指定集合元素的ArrayList。

• 将集合c转换为数组，并赋值给 elementData。
• 获取数组的长度作为列表的大小 size。
• 如果数组的长度不为0，针对可能出现的类型转换问题进行处理，确保elementData是Object[] 类型。
• 如果数组长度为0，将elementData初始化为空的常量EMPTY_ELEMENTDATA。

 2.3 ArrayList 的扩容方式

根据源码所知：

• 当 ArrayList 需要进行扩容时，会调用 grow(int minCapacity)方法。这个方法会计算出新的容量值 newCapacity
• 通常情况下，新容量值是旧容量的1.5倍（即 oldCapacity + (oldCapacity >> 1)）
• 接着会判断是否超出了最大数组容量（2^31 - 1 - 8），如果超出则调用 hugeCapacity 方法进行处理
• 最后，通过调用 Arrays.copyOf 方法，将原数组的内容复制到新的具有更大容量的数组中，完成扩容操作

根据源码所知：

• 当数组容量的新容量超出最大数组容量（2^31 - 1 - 8）时调用hugeCapacity 方法进行处理，如果需要的最小容量 minCapacity 小于 0，则会抛出 OutOfMemoryError 异常
• 如果需要的最小容量 minCapacity 超出数组最大容量(2^31 - 1 - 8)，则返回 2^31 - 1 给新容量，否则返回数组最大容量 2^31 - 1 -8 

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总结

• ArrayList 继承自 AbstractList 抽象类 

ArrayList 的应用场景：

• ArrayList 的数据结构为 Object[ ] 数组，实现了 RandomAccess 接口，支持高效随机访问和克隆操作。适用于遍历、查找等读取数据元素的应用场景。
• ArrayList 实现了 java.io.Serializable ,可以被序列化为字节序列，以便在网络传输和保存到文件

ArrayList 的扩容方式：

1. 使用无参构造方法创建 ArrayList 时，实际上初始化赋值是一个空数组，当向数组中添加第一个元素时，数组容量扩容为10
2. 当数组容量不足时，调用 grow() 方法进行扩容，每次扩容后容量会变为原来的 1.5 倍左右
3. ArrayList 的最大容量为 2^31 - 1 或 2^31 -1 -8