当我们在聊ArrayList

一丶概述

面试：说说HashMap的底层实现原理？

小明：Android开发平时用ArrayList就够了，很少用HashMap。

面试：那你说说ArrayList

小明：。。。。

面试都喜欢问HashMap底层原理，而ArrayList是最长用到的，先说说ArrayList

二丶源码与原理

1.初始化

/**
 * ArrayList初始化默认容量大小为10，见无参构造函数。
 */private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;/**
 * 空实例共享的空数组实例。
 */private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};/**
 * ArrayList成员存储在这个数组缓冲区中。
 * 容量大小是这个缓冲区的长度
 * 在添加第一个成员时都会扩充到DEFAULT_CAPACITY大小，即容量为10。
 * transient这个关键字告诉我们该对象在序列化的时候请忽略这个元素
 */transient Object[] elementData;/**
 * 逻辑长度
 */private int size;/**
 * 传入长度
 */public ArrayList(int initialCapacity) {
    super();    if (initialCapacity < 0)        throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                           initialCapacity);    this.elementData = new Object[initialCapacity];
}/**
 * 初始化长度为10的数组
 */public ArrayList() {
    super();    this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}/**
 *创建一个包含collection的ArrayList
 */public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
    elementData = c.toArray();
    size = elementData.length;    // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
    if (elementData.getClass() != Object[].class)
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
}

image.png

说名：1：ArrayList底层是Object[]数组；2.空ArrayList指向同一个空数组,3.默认长度为10;

2.add方法：当ArrayList加入对象呢？

/**返回永远为true 无限扩容*/public boolean add(E e) {    // 确定ArrayList的容量大小
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    //添加e到ArrayList中
    elementData[size++] = e;    return true;
}

/**指定位置添加元素*/public void add(int index, E element) {    if (index > size || index < 0)        throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));

    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                     size - index);
    elementData[index] = element;
    size++;
}

/**添加一个元素*/public void add(E e) {    if (modCount != expectedModCount)        throw new ConcurrentModificationException();    try {        int i = cursor;
        ArrayList.this.add(i, e);
        cursor = i + 1;
        lastRet = -1;
        expectedModCount = modCount;
        limit++;
    } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {        throw new ConcurrentModificationException();
    }
}

/**确定ArrarList的容量*/private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {    if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) {
        minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }
    ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}/**判断是否需要扩容*/private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    modCount++;    // overflow-conscious code
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}

3.ArrayList扩容原理

/**扩容1.5倍，并重新copy值*/private void grow(int minCapacity) {    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;    // 若ArrayList的容量不足以容纳当前的全部元素则*1.5，设置 新的容量=“oldCapacity + (oldCapacity >> 1)
    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);
}

人工数组扩容方法图解(换成ArrayList的话这里大小控制为1.5倍，就对啦)：

image.png

image.png

4.Arrays.copyof()和System.arraycopy()方法

Arrays.copyof()

public static <T> T[] copyOf(T[] original, int newLength) {    return (T[]) copyOf(original, newLength, original.getClass());
}

public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {
    T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
        ? (T[]) new Object[newLength]
        : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
    System.arraycopy(original, 0, copy, 0,                     Math.min(original.length, newLength));    return copy;
}

System.arraycopy()

/**
 *native修饰为用其它语言（C/C++）实现方法
 * @param src  要拷贝的数组
 * @param srcPos 要拷贝数组起始位置
 * @param dest 目标数组
 * @param destPos 目标数组要拷贝的起始位置
 * @param length 要拷贝长度
 */public static native void arraycopy(Object src,  int  srcPos,
                                    Object dest, int destPos,                                    int length);

5.其他方法（略）

fill ：填充元素

remove：删除元素，后面元素会前移

fastremove：截取后部分

......

6.特点

image.png

7.时间复杂度

底层数组存/取元素效率非常的高(get/set)，时间复杂度是O(1)，而查找，插入和删除元素效率似乎不太高，时间复杂度为O(n)。

作者：天一方蓝
链接：https://www.jianshu.com/p/7de5c2bcdca3