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ArrayList 是我们在日常开发中经常使用的一个类，其位于 java.util 包下，底层使用了数组来实现，在继承关系上如下所示

• 父类是Collect，说明其是对象的容器
• 继承了 RandomAccess 表明可以随机访问
• 继承Serializable标识可以被序列化
• 继承Cloneable 说明可以被克隆

ArrayList的创建

如上图所示，ArrayList 具有3个构造方法，分别有 ArrayList() , ArrayList(int caption) 以及 ArrayList(Collection<? extend E>) 笔者这里分别来讲述这三个构造方法的源码。


无参的构造方法，使用默认的空集合返回，当调用无参的构造方法之后，返回的是一个空的数组

    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};public ArrayList() {this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;}

只有一个参数的构造方法，传递的整数类型表示ArrayList集合底层的数据的size,定义如下 this.elementData = new Object[initialCapacity]; 可以看到当 _initialCapacity > 0 _的时候会创建长度为_initialCapacity的_数组，等于0则和会和无参构造一样，构造一个空的数组，小于0则抛出非法的参数异常。

    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);}}

传递Collection的方法，首先将参数集合转换为数组，然后判断数组的长度，等于0则返回引用一个的空数组，不等于0则进行数组的拷贝，则定义如下:

    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;}}

ArrayList 新增对象

ArrayList 继承 Collection, 因此可以使用 add 方法向其中添加对象。 add(E e) & add(int index,E e) 是一组重载的方法，表示向数组的尾部添加元素以及向指定索引位置添加元素，定义如下:

   public boolean add(E e) {// 确保内部容量够用，如果不够用，会自动扩容ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!// 将元素赋值给数组的末尾elementData[size++] = e;return true;}private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {// 计算最小容量ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));}private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {// 如果集合是默认的空集合的话，返回默认的DEFAULT_CAPACITYif (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);}return minCapacity;}private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {modCount++;// 如果超出 elementData 也就是底层数组的长度，则扩容if (minCapacity - elementData.length > 0)grow(minCapacity);}private void grow(int minCapacity) {// 可以看到 newCapacity = oldCapacity + oldCapacity/2,也就是扩容为原来的1.5倍int oldCapacity = elementData.length;int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);if (newCapacity - minCapacity < 0)newCapacity = minCapacity;if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);// 将原来的数据拷贝到新的数组中elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);}

从上面的代码我们可以知道，使用 new ArrayList() 方法创建集合的时候，其数组是空集合，只有在第一次add的时候，才会进行扩容。


add(int index,E e) 属于add的一个重载方法，表示想指定位置添加元素，其实现源码如下

    public void add(int index, E element) {// 检查给定的索引是够正确，大于等于0，小于等于数组的长度rangeCheckForAdd(index);// 和之前一样，确保容量够用ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!// 拷贝移动数组System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,size - index);elementData[index] = element;size++;}

批量新增也是类似的方式，读者可以自行查看源码，学会分析源码

ArrayList 移除元素

    public E remove(int index) {// 检查给定的索引范围是否正确rangeCheck(index);modCount++;E oldValue = elementData(index);int numMoved = size - index - 1;// 如果移动的不是最后一个，则进行数组拷贝if (numMoved > 0)System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,numMoved);// 将最后一个设置为null，并减少sizeelementData[--size] = null; // clear to let GC do its workreturn oldValue;}

从上面的代码我们可以知道，在元素移除的时候并没有缩小数组的长度（size 并不是数组的length，其只是一个长度的标识），仅仅是将后面的数据向前排列，然后将最后一个元素设置为NULL，然后等待GC。


元素的移除还有另外一个重载的方法 remove(Object o)

    public boolean remove(Object o) {// 如果元素等于null，循环找到元素中等于null的元素，然后fastRemove// 不为null，则判断是否等于数组上指定索引的元素，等于的话则移除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}

• 从上面的代码可以分析的得出，只要发现当前元素等于目标元素的则立刻停止删除，删除之后并不会继续遍历完，所以每次只会删除一个元素，即，假如集合为 [1,2,3,null,4,null,5] 调用方法 remove(null) 之后，集合将变为 [1,2,3,4,null,5] ,而不是[1,2,3,4,5]

ArrayList 清空集合

    public void clear() {modCount++;// clear to let GC do its workfor (int i = 0; i < size; i++)elementData[i] = null;size = 0;}

可以看到clean() 方法是将每个索引的对应的元素均设置为null，设置为null后，将集合的size设置为0，注意，此时数组elementData=length 仍然不等于0，只是各个位置上的引用均为null