一点一点看JDK源码（四）java.util.ArrayList 中篇

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本文举例使用的是JDK8的API

目录：一点一点看JDK源码（〇）

1.综述

　　在前篇中，对于java.util.ArrayList进行了一些源码注释，能坚持看完的估计都是神一般的存在。

　　不过看源码并需要一个艰苦的过程，枯燥是很正常的。

　　但是不是要一直都很枯燥，本文将对此类进行分类解析。

2.关注点

　　2.0.ArrayList是如何构成的？

　　　　在java中，一个类的构成并不是十分复杂，列举出来，一页纸应该是足够的，我尝试下。

　　　　2.0.1.类的定义　

　　　　　　类的定义中，会声明是class，AbstractClass，或者interface。

　　　　　　该类是否含有该类没有显示定义的方法，取决于向上有多少个extends的父类的存在。

　　　　　　该类是否有必须实现的方法，取决于向上有多少个implments的接口的存在。

　　　　2.0.2.类的构造

　　　　　　无参构造器，带参构造器。

　　　　　　构造器的方法名是和类名同名的，并且没有返回值。

　　　　　　构造器不管是无参的，还是带参的，不管使用何种方式调用，

　　　　　　都说明该类已经被实例化了。

　　　　　　构造器内也可以写很多奇葩的代码的，当然也许是常用手段。

　　　　　　在构造器内写代码以实现自己想实现的功能，相当于一些容器的init，实际上就是初始化。

　　　　2.0.3.类的成员变量

　　　　　　类的成员变量，不管如何定义，都是为该类内使用该变量提供一定的便利性

　　　　　　类的成员变量，理论上就是该类内的全局变量，如果是public，或者default，protected，

　　　　　　都是一种对该全局变量的开放性。

　　　　　　

　　　　　　成员变量，可以是static的（静态，类加载即加载），可以是final的（只允许实例化一次）

　　　　2.0.4.类的成员方法

　　　　　　类的成员方法，在不论其使用范围的情况下，都是一种方法，根据实例化使用的构造不同，

　　　　　　可调用的方法范围不同。

　　　　　　若使用父类构造器来接收子类实例（如：Object obj = new ArrayList（）），

　　　　　　会发现obj可使用的方法就变得很少了（只有Object的方法允许使用了）。如下图：

　　　　　　（Object是java中所有类的基类，没有显示继承也是被继承的）

　　　　　　　

　　　　　　因此，即使List list = new ArrayList（）；

　　　　　　用起来，字数更少，写起来更方便，但是失去了一些功能。

　　　　　　当然，简单的使用List接口来操作ArrayList实例化对象也是能满足一定要求的，

　　　　　　也并非不可以使用。

　　　　2.0.5.类的内部类

　　　　　　ArrayList也有一些内部类，内部类使用成员方法进行实例化，返回的是其Implments接口的对象。

　　　　　　由于其接口的方法在内部类中被复写，所以直接调用接口的方法，实际上是调用其内部类的方法。

　　　　　　关于内部类，下文中有列举。

　　　　2.0.6.类的实例化

　　　　　　

　　　　　　类的成员方法，随着实例化时接收的对象类型不同而不同，因为我们只能调用对象所在类提供

　　　　　　的方法，所以了解ArrayList实例化后的特性，就应该使用ArrayList类来接收实例化对象。

　　　　　　　　（上文已有，不再赘述）

　　　　

　　2.1.ArrayList提供了什么？

　　　　提供了什么？我也并非十分清楚。在第一篇中，我认为Collection下都是容器，因此作为一个容器，

　　　　应该提供容器应该有的特性吧，比如：

　　　　　　容器存储结构（底层存储结构）

　　　　　　容积计算（定容和扩容）

　　　　　　增删改查方法

　　　　　　特性方法（取决于储存结构和要实现的特性）

　　　　实际上这个内容还是能够进行一些分类的。ArrayList提供了如下具体内容：

　　　　　　2.1.1.常量和成员变量（无法直接访问，允许调用public方法访问）

　　　　　　

　　　　　　　　常量包括容量（size，MAX。。），底层存储结构（Object数组），序列化版本，默认储存等。

　　　　　　2.1.2.构造器和初始化（可调用构造器）

　　　　　　　　

　　　　　　　　clinit是该类在VM装载的时候初始化用的，暂不深究。

　　　　　　　　

　　　　　　　　它提供了三个构造器：

　　　　　　　　　　一个无参构造器ArrayList（）；

　　　　　　　　　　两个带参构造器ArrayList（int）和ArrayList（Collection< ? extends E>）

　　　　　　　　初学的时候总有一种迷惑的感觉，构造器无非就是实例化的，为什么要提供好几个构造器？

　　　　　　　　这三个构造器都应该在什么时候使用呢？

　　　　　　　　　　如果不确定你定义这个容器的时候，容量多大，容器内容是什么，那么应该使用无参构造器。

　　　　　　　　　　如果确定你定义这个构造器的容量，或者至少容量会有多少，可以使用ArrayList（int）构造。

　　　　　　　　　　因为在ArrayList底层是Object数组，数组的容量是确定的，因此每次增加内容都需要对数组

　　　　　　　　　　进行扩容，扩容过程中要用新数组接收拷贝后的旧数组，所以节约计算资源效率，在能确定

　　　　　　　　　　容量的情况下，最好使用定容构造器ArrayList（int）。

　　　　　　　　　　如果一个容器内将直接增加数据，那么该数据最好是来自集合，也就是说向上两层的接口

　　　　　　　　　　Collection之下的所有结构，都可以直接转化为ArrayList的，此时就应该选择使用

　　　　　　　　　　ArrayList（Collection< ? extends E>）构造器了。

　　　　　　　　　　ArrayList查询快，增删慢，这个是官方说法。快慢实际上是相对而言的，相对于谁呢？

　　　　　　　　　　一般说到数组的相对性，都指的是链表。

　　　　　　　　　　即，接收参数的时候，使用链表，查询和加工参数的时候，使用数组。

　　　　2.1.3.成员方法

　　　　　　　　ArrayList提供的成员方法很多，主要分为三类：

　　　　　　　　　　1.增删改查对容器直接操作，归为一类。

　　　　　　　　　　2.内部保护方法，内部处理数据中调用的方法，或只暴露给uitl包的方法，无法公开调用。

　　　　　　　　　　3.其余的，对于容器特性的操作，或数据转化的操作，归为一类。

　　　　　　　　增：add，addAll，分别对应添加单个元素和添加多个元素，其中有对于index的指定参数时，

　　　　　　　　　　就是针对指定index后插入实参对象。位指定的时候默认加在末尾。

　　　　　　　　　　add和addAll的时候有进行扩容判断，扩容倍数为1.5倍。（先扩容，增加后再去掉空元素）

　　　　　　　　删：remove，removeAll，removeIf，分别对应删除单个元素，删除多个元素，按条件匹配删除。

　　　　　　　　　　传入参数有指定的index（按指定index删除），双index（按指定index范围删除），

　　　　　　　　　　Object（尝试找到此元素并删除，返回操作标识），Collection（删除指定集合内容）

　　　　　　　　　　Predicate接口（作为filter来进行是否删除的过滤，功能类似于Compare接口）。

　　　　　　　　　　有些删除的方法是带有返回值的，为boolean，或被删除的内容，应当接收，作为是否成功，

　　　　　　　　　　或者操作可能需要回滚的判断。

　　　　　　　　改：set，改指定index的值为实参对象。

　　　　　　　　查：get，根据index获取元素。indexOf，lastIndexOf，分别正序或倒叙根据元素查index

　　　　　　　　

　　　　　　　　内部保护方法：

　　　　　　　　　　一点点去找内部保护方法去看定义，比较麻烦，可以直接看结构。

　　　　　　　　　　若该方法有红色方框标记，就是不对外公开调用的了。如下图：

　　　　　　　　

　　　　　　　　　　内部保护方法，之所以不对外公开，是因为外部调用的时候，因为考虑不周，或调用方式错误，

　　　　　　　　　　或者其他原因吧，将导致有错误出现，本身可能也并非是一个完整的操作链，所以保护起来。

　　　　　　　　　　如fastRemove(int)方法，util包下都可以调用，有和remove有区别在于，它省略掉了index校验

　　　　　　　　　　还有rangeCheck（int），是专门用于index校验的方法，也没有必要对外公开，它属于

　　　　　　　　　　其他方法，如add，addAll的一部分，这种方法抽取出来的原因，多数因为出现次数超过三次，

　　　　　　　　　　因此就有必要进行重新封装了。

　　　　　　　　特性操作：

　　　　　　　　　　特性操作细分下来，也可以按照功能进行细分。如：

　　　　　　　　　　　　清空（clear），克隆（clone），容量（size），判空（isEmpty），判断包含（cantains），

　　　　　　　　　　　　容量优化（ensureCapacity），遍历（forEach），迭代器（iterator等），拆分（subList），

　　　　　　　　　　　　拆分迭代（spliterator），比较排序（sort），转数组（toArray），替换（replace），

　　　　　　　　　　　　去空（trimToSize），求交集（retainAll）

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　其中，清空，替换，排序，容量优化，都是对ArrayList自身的操作。

　　　　　　　　　　克隆，容量，判断，都是对ArrayList的一种特性或内容查询方式。

　　　　　　　　　　而遍历，迭代，拆分，迭代拆分，就纯粹是数据加工，而获得其他对象了。

　　　　　　　　　　　　其中拆分，迭代拆分，Collection接口下的Stream（聚合）都是1.8新增的了。

　　　　2.1.4.成员方法调用的内部类

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　ArrayList中一共有四个内部类，都是要用成员方法来调用的。内部类如下图：

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　分别是ArrayListSpliterator，Itr，ListItr，SubList。调用的方法分别如下：

　　　　　　　　　　

　　　　　　　　　　具体用法，下篇再研究吧我！！

3.其他关注点

　　　　发现了一些奇葩关注点，不知道有用没，说下而已。

　　　　内部类的类名展示是使用$做连接符的，mybatis中的mapper.xml要使用内部类来接收的话，该内部类必须是静态的。

　　　　貌似VM在编译的时候是拆分编译的，但是命名不是，还是按照内部处理的，如下图：

　　　　　　　　

　　　　成员变量elementData前有关键字transient进行修饰，表示该变量不参与实例化，应该是作为缓存的意思了。

　　　　　

　　　　fastRemove不仅本类可用，util包下其他的类也可以调用还。

　　　　要使用Collection下的Stream（聚合）方法的话，必须要将ArrayList用Collection来做对象的类型来接收，然后才可以使用。

　　　　ArrayList是线程不安全的，那么modCount真的那么有用么，就不理解了，不会只用在序列化上吧。也没见到有回滚方法。

　　　　官方介绍中，ArrayList在List接口下，List接口下的实例定义为随机存取不支持，感觉应该写的出来吧，只是压根没写。随

　　　　机存有影响，随机取还不容易咩？没谁会考虑自己继承ArrayList然后重新扩展吧，估计也有可能，我没见过而已。

　　　　ArrayList中对Arrays工具类，和System类都有应用。

　　　　retainAll调用了内部方法batchRemove，作为一个交集判断操作，使用了缓冲区elementData。

　　　　　　如果要提供取交集操作该多好！！

以上！