ArrayList-白红宇

数组

数组是在内存中划分出一块连续的地址空间用来进行元素的存储，由于它直接操作内存，所以数组的性能要比集合类更好一些

初始化时必须指定数组大小，并且在后续操作中不能再更改数组的大小

ArrayList

List是一个有序的集合，可以包含重复的元素。

能够自动扩展大小以适应存储元素的不断增加。

它的底层是基于数组实现的，因此它具有数组的一些特点，例如查找修改快而插入删除慢

ArrayList的内部存储结构就是一个Object类型的数组，因此它可以存放任意类型的元素

每次扩容都是增加原来数组长度的一半，扩容实际上是新建一个容量更大的数组，将原先数组的元素全部复制到新的数组上，然后再抛弃原先的数组转而使用新的数组

主要成员变量和构造器

public class ArrayList
    
      extends AbstractList
     
              implements List
      
       , RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable    //默认初始化容量    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;    //空对象数组    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};    //对象数组    private transient Object[] elementData;    //集合实际元素个数    private int size;    //传入初始容量的构造方法    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);        }    }    //不带参数的构造方法    public ArrayList() {        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;    }    //传入外部集合的构造方法    public ArrayList(Collection
        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;        }    }}复制代码

基本方法

Add()

// 尾部添加public boolean add(E e) {    //添加前先检查是否需要拓展数组, 此时数组长度最小为size+1    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!    elementData[size++] = e;    return true;}// 数组容量不够，则扩容至1.5倍// 确保数组容量不小于minCapacityprivate void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {    // 无参构造器，并且添加第一个元素时调用，保证第一扩容的最小容量为默认容量10    if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {        minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);    }    ensureExplicitCapacity(minCapacity);}private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {    modCount++;    // overflow-conscious code    // 需要的最小容量大于数组实际长度，则需要扩容    if (minCapacity - elementData.length > 0)        grow(minCapacity);}// 扩容private void grow(int minCapacity) {    // overflow-conscious code    int oldCapacity = elementData.length;    // 新容量为原容量的1.5倍    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);    // 取新容量和最小容量中较大的一个    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:    // 数组复制    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);}// 指定位置添加元素public void add(int index, E element) {    //插入位置范围检查    rangeCheckForAdd(index);       ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!    //插入位置后面的元素右移一位    System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,                     size - index);    elementData[index] = element;    size++;}System.arraycopy()方法实现浅复制，复制引用// 添加集合，可以添加E的子类型的集合public boolean addAll(Collection
     c) {    Object[] a = c.toArray();    int numNew = a.length;    ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount    System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);    size += numNew;    return numNew != 0;}public boolean addAll(int index, Collection
     c) {    rangeCheckForAdd(index);    Object[] a = c.toArray();    int numNew = a.length;    ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount    int numMoved = size - index;    if (numMoved > 0)        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,                         numMoved);    System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);    size += numNew;    return numNew != 0;}复制代码

Get() 和 Set()

// 直接访问数组public E get(int index) {    rangeCheck(index);    return elementData(index);}// 设置指定位置为新元素，返回旧元素public E set(int index, E element) {    rangeCheck(index);    E oldValue = elementData(index);    elementData[index] = element;    return oldValue;}复制代码

Remove()

// 删除指定位置的元素，返回旧值。// 指定位置后的元素左移一位public E remove(int index) {    rangeCheck(index);    modCount++;    // 返回旧值    E oldValue = elementData(index);    // 需要移动的元素个数    int numMoved = size - index - 1;    // index 位置后的元素左移一位    if (numMoved > 0)        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,                         numMoved);    elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work    return oldValue;}// 删除指定元素public boolean remove(Object o) {    // 在外层判断是否为空，这样不用在每次循环中进行空判断    if (o == null) {        for (int index = 0; index < size; index++)            if (elementData[index] == null) {                fastRemove(index);                return true;            }    } else {        for (int index = 0; index < size; index++)            if (o.equals(elementData[index])) {                fastRemove(index);                return true;            }    }    return false;}private void fastRemove(int index) {    modCount++;    int numMoved = size - index - 1;    if (numMoved > 0)        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,                         numMoved);    elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work}// 删除两个集合的交集public boolean removeAll(Collection
     c) {    Objects.requireNonNull(c);    return batchRemove(c, false);}private boolean batchRemove(Collection
     c, boolean complement) {    final Object[] elementData = this.elementData;    int r = 0, w = 0;    boolean modified = false;    try {        for (; r < size; r++)            if (c.contains(elementData[r]) == complement)                elementData[w++] = elementData[r];    } finally {        // Preserve behavioral compatibility with AbstractCollection,        // even if c.contains() throws.        if (r != size) {            System.arraycopy(elementData, r,                             elementData, w,                             size - r);            w += size - r;        }        if (w != size) {            // clear to let GC do its work            for (int i = w; i < size; i++)                elementData[i] = null;            modCount += size - w;            size = w;            modified = true;        }    }    return modified;}// 删除指定范围的元素protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {    modCount++;    int numMoved = size - toIndex;    System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex,                     numMoved);    // clear to let GC do its work    int newSize = size - (toIndex-fromIndex);    for (int i = newSize; i < size; i++) {        elementData[i] = null;    }    size = newSize;}复制代码

由于查找和修改直接定位到数组下标，不涉及元素挪动和数组复制所以较快而插入删除由于要挪动元素，涉及到数组复制，操作较慢每次添加操作还可能进行数组扩容，也会影响到性能 ArrayList的扩容机制是每次增加0.5倍，也就是扩充到原来的1.5倍用Collections.synchronizedList方法把你的ArrayList变成一个线程安全的List List synchronizedList = Collections.synchronizedList(list);

影响性能因素

数组复制（添加和删除）

数组扩容（添加）

线程不安全

总结

特点：内部使用动态数组实现

可以随机访问，按照索引位置方位效率高，O(1)

除非已排序，否则按照内容查找元素效率比较低，O(N)

添加元素的效率还可以，重新分配和复制数据的开销被平摊，O(N)

插入和删除元素效率比较低，需要移动元素，O(N)