Java 容器源码分析之 ArrayList（1）

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概览ArrayList是最常使用的集合类之一了。在JDK文档中对ArrayList的描述是：ArrayList是对list接口的一种基于可变数组的实现。ArrayList类的声明如下：

1 2	public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>         implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

ArrayList继承了AbstractList抽象类，并实现了List，RandomAccess，Cloneable以及Serializable接口。对 RandomAccess 接口的实现表明支持随机访问（因为基于数组嘛~），同Cloneable接口和Serializable接口一样，该接口只是一个标记，不需要实现任何方法。ArrayList 可以支持值为 null 的元素。
本文中的分析都是针对JDK8中的源码进行的。
底层结构从文档中的说明可以知道，ArrayList的底层是基于数组来实现的。那我们就先来看一下ArrayList的成员变量：

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private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L; private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; //The maximum size of array to allocate. private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8; transient Object[] elementData; private int size;

使用了一个 Object 数组来存放数据，并维护一个计对数器来记录当前容器中元素的数量。注意到数组 elementData 是使用 transient 来修饰的，在后面会此进行进行解释。
除此以外，在 ArrayList 还有一个继承自父类 AbstractList 的成员变量 modCount 需要关注。使用 modCount 记录列表发生结构化修改的次数，从而提供 fail-fast 的迭代器。因为 ArrayList 的实现是非同步的，如果在迭代过程中另一个线程向同一个容器中添加元素或移除元素，就会导致ConcurrentModificationExceptions。

1 2	//The number of times this list has been structurally modified. protected transient int modCount = 0;

初始化

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/** * Constructs an empty list with the specified initial capacity. */ 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);     } } /** * Constructs an empty list with an initial capacity of ten. */ public ArrayList() {     this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; } /** * Constructs a list containing the elements of the specified * collection, in the order they are returned by the collection's * iterator. */ public ArrayList(Collection<? extends E> c) {     elementData = c.toArray();     if ((size = elementData.length) != 0) {         // c.toArray might (incorrectly) not return Object[]         if (elementData.getClass() != Object[].class)             elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);     } else {         // replace with empty array.         this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;     } }

ArrayList 类提供了三个构造方法，如上所示。除了初始化一个空的ArrayList以外，还支持使用另外一个容器中的元素来初始化ArrayList。注意到，在初始化一个空的ArrayList时，如果不指定容量的大小，默认容量是10。在初始化一个空的ArrayList时，如果指定容量为0，则数组引用指向的是一个静态成员变量EMPTY_ELEMENTDATA；如果使用默认容量，则数组引用指向的是一个静态成员变量DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA；除此以外，按照实际指定的容量分配数组空间。