JDK1.8 ArrayList源码小结
1.8 和 1.8之前的arraylist在初始化容量这块貌似有些不同, 目前暂时先看的1.8的, 有时间对比下具体细节方面有什么变化!
首先先看下arrayList中的参数, 简单的将注释翻译过来 :
/**
* 默认初始容量
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/**
* 用于空实例的共享空数组实例。
*/
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* 共享空数组实例，用于默认大小的空实例。我们将其与EMPTY_ELEMENTDATA区分开来，以了解添加第一个元素时应该膨胀多少。
*/
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* 存储ArrayList元素的数组缓冲区。ArrayList的容量是这个数组缓冲区的长度。当添加第一个元素时，任何带有elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA的空ArrayList都将扩展为DEFAULT_CAPACITY。
*/
transient Object[] elementData; // 非私有以简化嵌套类访问
/**
* ArrayList的大小(它包含的元素的数量)
* @serial
*/
private int size;
在数组空实例这里1.8之前应该是只有一个EMPTY_ELEMENTDATA , 1.8增加了一个DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA , 其实都是空实例数组, 只是会根据new的方式不同选择不同的实例, 初始化不同的容量
接下来是它的三个构造参数:
/**
* Constructs an empty list with the specified initial capacity.
*
* @param initialCapacity the 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);
}
}
/**
* 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.
*
* @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;
}
}
通过构造参数可以看出, elementData 在构造方法里的参数为0 或者 Collection的数组的length长度为0 的时候会选择 EMPTY_ELEMENTDATA 进行初始化, 参数为空的时候会选择 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 进行初始化, 然而这个时候其实这两个是没有差别的, “Constructs an empty list with an initial capacity of ten.” 感觉这个注释写的有点提前了, 会给人造成一些误解, 明明 DEFAULT_CAPACITY 还没有用到, 此时的初始化容量应该还是 0 , 有些博客上并没有说清楚
接下来继续看,其实他们的区别就在add方法上:
/**
* Appends the specified element to the end of this list.
*
* @param e element to be appended to this list
* @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
*/
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
从上边的方法可以看到, elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 有这么一个判断条件, 通过最开始可以知道, 只有 new ArrayList() 方法的时候才能通过判断, 初始化容量为 10 的数组
ps: 这里开始还有疑惑, 两个都是空实例, 它是怎么判断哪个跟哪个的呢, 后来仔细看是 “==”, 比较的是地址值, 尴尬~~~~~接着看:
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
这里就是判断是否进行扩容, minCapacity 通过上个方法可以看出是list的 size + 1, 也就是当前集合的长度和底层的数据进行比对, 判断是否超过, 超过的话通过 grow 方法扩容
扩容机制:
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
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);
}
前两行是对当前数组长度进行1.5倍扩容 (位移运算, 可以理解为 除以二忽略小数), 后面代码为防止newCapacity 溢出做的处理
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
这句执行后如果超过int的最大值那么newCapacity会是一个负数，这个需要了解一下数字二进制的加减原理。
下面这四句就是针对newCapacity溢出变成负数的时候的处理
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - maxSize > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
以上就是简单的将arrayList如何初始化以及如何扩容过了一下, 在图中我们可以看到有这样一个代码:
modCount++;
可以将它理解为修改值, 官网解释就是记录该集合的修改次数, 为防止多线程不安全的情况下数据出现混乱的一种防范手段
可以看到在这些方法中对这个变量进行修改, 也就是对集合进行操作的时候 该变量都会自增,
在这些方法中会对该变量进行读取操作, 常见的操作例如对arraylist通过迭代器进行遍历的时候 通过内部类Itr 的 remove 方法 进行删除时, 就会去比较期望值和修改值时候一致
// 首先调用iterator()
Iterator<String> it = list.iterator();
// 判断该集合是否循环完毕
while (it.hasNext()){
// 取当前元素
String s = (String) it.next();
if( s. equals("倒数第二个元素")){
c.remove("任意一个元素");
}
}
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
/**
* An optimized version of AbstractList.Itr
*/
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor; // index of next element to return
int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
// 调用该方法的时候,此时 modCount其实就是list.size(), 将值赋给 expectedModCount(期望值)
int expectedModCount = modCount;
// cursor为下一个元素的角标,不难理解当下一个元素角标和size相同时, 该元素为最后一个
public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
// 在执行next方法的时候会先去校验
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1;
return (E) elementData[lastRet = i];
}
public void remove() {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) {
Objects.requireNonNull(consumer);
final int size = ArrayList.this.size;
int i = cursor;
if (i >= size) {
return;
}
final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
while (i != size && modCount == expectedModCount) {
consumer.accept((E) elementData[i++]);
}
// update once at end of iteration to reduce heap write traffic
cursor = i;
lastRet = i - 1;
checkForComodification();
}
// 校验的方法在这里, 就是判断期望值和修改值是否一致
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
所以,简单总结下:
当调用iterable 中的 Iterator方法时 , 此时修改值为该list的size长度 , 会先expectedModCount = modCount 对期望值进行赋值 , 当对集合进行修改时 , 不管是添加还是删除 , 修改值都会++ , 而期望值不会改变 , 当使用next () 方法的时候 , 他会去判断期望值和修改值是不是相等的 , 如果不相等 , 那么就会抛出并发修改异常 , 而从倒数第二个元素对集合进行修改 , 并不会抛异常 , 原因是在执行hasNext方法的时候 , 该方法会去判断下一个元素位置有没有元素 cursor != size , 如果没有 , 那么就会停止遍历 , 当从倒数第二个元素进行删除操作的时候, 被删除元素的后序元素会向前进行移位, 此时倒数第二个元素就变成了倒数第一个, 此时再去判断cursor和size的关系就是相等的关系了, 那么就会返回false , 跳出while循环, 也就不会出错了