ArrayList 源码分析

ArrayList 简介

ArrayList 的底层是数组队列，相当于动态数组。与 Java 中的数组相比，它的容量能动态增长。在添加大量元素前，应用程序可以使用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。

ArrayList 继承于 AbstractList ，实了 List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable 这些接口。

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

• List : 表明它是一个列表，支持添加、删除、查找等操作，并且可以通过下标进行访问。
• RandomAccess ：这是一个标志接口，表明实现这个接口的 List 集合是支持 快速随机访问 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。
• Cloneable ：表明它具有拷贝能力，可以进行深拷贝或浅拷贝操作。
• Serializable : 表明它可以进行序列化操作，也就是可以将对象转换为字节流进行持久化存储或网络传输，非常方便。

ArrayList 可以添加 null 值吗？

ArrayList 中可以存储任何类型的对象，包括 null 值。不过，不建议向ArrayList 中添加 null 值， null 值无意义，会让代码难以维护比如忘记做判空处理就会导致空指针异常。

示例代码：

ArrayList<String> listOfStrings = new ArrayList<>();
listOfStrings.add(null);
listOfStrings.add("java");
System.out.println(listOfStrings);

输出：

[null, java]

Arraylist 与 LinkedList 区别?

• 是否保证线程安全： ArrayList 和 LinkedList 都是不同步的，也就是不保证线程安全；
• 底层数据结构： ArrayList 底层使用的是 Object 数组；LinkedList 底层使用的是 双向链表 数据结构（JDK1.6 之前为循环链表，JDK1.7 取消了循环。注意双向链表和双向循环链表的区别，下面有介绍到！）
• 插入和删除是否受元素位置的影响：
• ArrayList 采用数组存储，所以插入和删除元素的时间复杂度受元素位置的影响。 比如：执行add(E e)方法的时候， ArrayList 会默认在将指定的元素追加到此列表的末尾，这种情况时间复杂度就是 O(1)。但是如果要在指定位置 i 插入和删除元素的话（add(int index, E element)），时间复杂度就为 O(n)。因为在进行上述操作的时候集合中第 i 和第 i 个元素之后的(n-i)个元素都要执行向后位/向前移一位的操作。
• LinkedList 采用链表存储，所以在头尾插入或者删除元素不受元素位置的影响（add(E e)、addFirst(E e)、addLast(E e)、removeFirst()、 removeLast()），时间复杂度为 O(1)，如果是要在指定位置 i 插入和删除元素的话（add(int index, E element)，remove(Object o),remove(int index)）， 时间复杂度为 O(n) ，因为需要先移动到指定位置再插入和删除。
• 是否支持快速随机访问： LinkedList 不支持高效的随机元素访问，而 ArrayList（实现了 RandomAccess 接口） 支持。快速随机访问就是通过元素的序号快速获取元素对象(对应于get(int index)方法)。
• 内存空间占用： ArrayList 的空间浪费主要体现在在 list 列表的结尾会预留一定的容量空间，而 LinkedList 的空间花费则体现在它的每一个元素都需要消耗比 ArrayList 更多的空间（因为要存放直接后继和直接前驱以及数据）。

ArrayList 扩容机制分析

先从 ArrayList 的构造函数说起

ArrayList 有三种方式来初始化，构造方法源码如下（JDK8）：

/*** 默认初始容量大小*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};/*** 默认构造函数，使用初始容量10构造一个空列表(无参数构造)*/
public ArrayList() {this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}/*** 带初始容量参数的构造函数。（用户自己指定容量）*/
public ArrayList(int initialCapacity) {if (initialCapacity > 0) {//初始容量大于0//创建initialCapacity大小的数组this.elementData = new Object[initialCapacity];} else if (initialCapacity == 0) {//初始容量等于0//创建空数组this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;} else {//初始容量小于0，抛出异常throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: " + initialCapacity);}
}
/*** 默认初始容量大小*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};/*** 默认构造函数，使用初始容量10构造一个空列表(无参数构造)*/
public ArrayList() {this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}/*** 带初始容量参数的构造函数。（用户自己指定容量）*/
public ArrayList(int initialCapacity) {if (initialCapacity > 0) {//初始容量大于0//创建initialCapacity大小的数组this.elementData = new Object[initialCapacity];} else if (initialCapacity == 0) {//初始容量等于0//创建空数组this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;} else {//初始容量小于0，抛出异常throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: " + initialCapacity);}
}

细心的同学一定会发现：以无参数构造方法创建 ArrayList 时，实际上初始化赋值的是一个空数组。当真正对数组进行添加元素操作时，才真正分配容量。即向数组中添加第一个元素时，数组容量扩为 10。 下面在我们分析 ArrayList 扩容时会讲到这一点内容！