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Java ArrayList深入源码层分析

作者:做网安的小王

Java中容器对象主要用来存储其他对象,根据实现原理不同,主要有3类常用的容器对象:ArrayList使用数组结构存储容器中的元素、LinkedList使用链表结构存储容器中的元素

概述

ArrayList是基于数组实现的,是一个动态数组,其容量能自动增长,类似于C语言中的动态申请内存,动态增长内存。

ArrayList不是线程安全的,只能用在单线程环境下,多线程环境下可以考虑用Collections.synchronizedList(List l)函数返回一个线程安全的ArrayList类,也可以使用concurrent并发包下的CopyOnWriteArrayList类。

ArrayList实现了Serializable接口,因此它支持序列化,能够通过序列化传输,实现了RandomAccess接口,支持快速随机访问,实际上就是通过下标序号进行快速访问,实现了Cloneable接口,能被克隆。

每个ArrayList实例都有一个容量,该容量是指用来存储列表元素的数组的大小。它总是至少等于列表的大小。随着向ArrayList中不断添加元素,其容量也自动增长。自动增长会带来数据向新数组的重新拷贝,因此,如果可预知数据量的多少,可在构造ArrayList时指定其容量。在添加大量元素前,应用程序也可以使用ensureCapacity操作来增加ArrayList实例的容量,这可以减少递增式再分配的数量。

注意,此实现不是同步的。如果多个线程同时访问一个ArrayList实例,而其中至少一个线程从结构上修改了列表,那么它必须保持外部同步。

ArrayList继承AbstractList,实现了List、 RandomAccess、Cloneable、Serializable接口, 为ArrayList内部是用一个数组存储元素值,相当于一个大小可变的数组,也就是动态数组。 由于ArrayList底层是数组实现的,所以可以随机访问。

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable 

(1)继承和实现继承了AbstractList,实现了List:ArrayList是一个数组队列,提供了相关的添加、删除、修改、遍历等功能。实现RandmoAccess接口:即提供了随机访问功能。RandmoAccess是java中用来被List实现,为List提供快速访问功能的在ArrayList中,我们即可以通过元素的序号快速获取元素对象;这就是快速随机访问。实现了Cloneable接口:即覆盖了函数clone(),能被克隆。实现java.io.Serializable接口:这意味着ArrayList支持序列化,能通过序列化去传输。

(2)线程安全ArrayList不是线程安全的。建议在单线程中才使用ArrayList,而在多线程中可以选择Vector或者CopyOnWriteArrayList。同样,HashMap也是线程不安全的,如果需要并发访问应该使用Hashtable(遗留类)或ConcurrentHashMap。

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;//默认容量是10 

私有属性:

/** * The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored. * The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. */ private transient Object[] elementData; /** * The size of the ArrayList (the number of elements it contains). * * @serial */ private int size; 

elementData存储ArrayList内的元素,size表示它包含的元素的数量。

有个关键字需要解释:transient。

Java的serialization提供了一种持久化对象实例的机制。当持久化对象时,可能有一个特殊的对象数据成员,我们不想用serialization机制来保存它。为了在一个特定对象的一个域上关闭serialization,可以在这个域前加上关键字transient。

经常在实现了 Serializable接口的类中能看见transient关键字。这个关键字并不常见。 transient关键字的作用是:阻止实例中那些用此关键字声明的变量持久化;当对象被反序列化时(从源文件读取字节序列进行重构),这样的实例变量值不会被持久化和恢复。当某些变量不想被序列化,同是又不适合使用static关键字声明,那么此时就需要用transient关键字来声明该变量。

除了以上两个成员变量,我们还需要掌握一个变量,它是

protected transient int modCount = 0; 

这个变量主要作用是防止在进行一些操作时,改变了ArrayList的大小,那将使得结果不可预测。

构造函数:

/**无参构造:
 * Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
 */
public ArrayList() {this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
/**有参构造
 * Constructs an empty list with the specified initial capacity.
 *
 * @paraminitialCapacitythe initial capacity of the list
 * @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity
 * is negative
 */
public ArrayList(int initialCapacity) {if (initialCapacity > 0) {this.elementData = new Object[initialCapacity];} else if (initialCapacity == 0) {this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;} else {throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity);}
}
/**参数为集合的有参构造
 * Constructs a list containing the elements of the specified
 * collection, in the order they are returned by the collection's
 * iterator.
 *
 * @param c the collection whose elements are to be placed into this list
 * @throws NullPointerException if the specified collection is null
 */
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {elementData = c.toArray();if ((size = elementData.length) != 0) {// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)if (elementData.getClass() != Object[].class)elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);} else {// replace with empty array.this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;}
} 

常用的方法

boolean add(E e) 
将指定的元素添加到此列表的尾部。
void add(int index, E element) 
将指定的元素插入此列表中的指定位置
boolean addAll(Collection<? extends E> c) 
按照指定 collection 的迭代器所返回的元素顺序,将该 collection 中的所有元素添加到此列表的尾部。 
boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) 
从指定的位置开始,将指定 collection 中的所有元素插入到此列表中。 
void clear() 
移除此列表中的所有元素。 
Object clone() 
返回此 ArrayList 实例的浅表副本。 
boolean contains(Object o) 
如果此列表中包含指定的元素,则返回 true。 
void ensureCapacity(int minCapacity) 
如有必要,增加此 ArrayList 实例的容量,以确保它至少能够容纳最小容量参数所指定的元素数。 
E get(int index) 
返回此列表中指定位置上的元素。 
int indexOf(Object o) 
返回此列表中首次出现的指定元素的索引,或如果此列表不包含元素,则返回 -1。 
boolean isEmpty() 
如果此列表中没有元素,则返回 true 
int lastIndexOf(Object o) 
返回此列表中最后一次出现的指定元素的索引,或如果此列表不包含索引,则返回 -1。 
E remove(int index) 
移除此列表中指定位置上的元素。 
boolean remove(Object o) 
移除此列表中首次出现的指定元素(如果存在)。 
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) 
移除列表中索引在 fromIndex(包括)和 toIndex(不包括)之间的所有元素。 
E set(int index, E element) 
用指定的元素替代此列表中指定位置上的元素。 
int size() 
返回此列表中的元素数。 
Object[] toArray() 
按适当顺序(从第一个到最后一个元素)返回包含此列表中所有元素的数组。
void trimToSize() 
将此 ArrayList 实例的容量调整为列表的当前大小。应用程序可以使用此操作来最小化 ArrayList 实例的存储量。 

遍历方式:ArrayList支持3种遍历方式1.通过迭代器遍历。即通过Iterator去遍历2.随机访问,通过索引值去遍历,ArrayList实现了RandomAccess接口,它支持通过索引值去随机访问元素3.for循环遍历

遍历ArrayList时,使用随机访问(即通过索引序号访问)效率最高,而使用迭代器的效率相对较低。

到此这篇关于Java ArrayList深入源码层分析的文章就介绍到这了,更多相关Java ArrayList内容请搜索脚本之家以前的文章或继续浏览下面的相关文章希望大家以后多多支持脚本之家!

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