ArrayList源码剖析，解开神秘面纱之扩容（一）

本是古典何须时尚 2022-09-26 14:58 123阅读 0赞

## 1. ArrayList的构造方法 ##

### 1.1. 无参    ###

public ArrayList() {
            this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
        }

这是无参的构造方法，在后面会讨论到的ArrayList在执行add()方法添加元素时，底层会默认创建一个长度为10的数组

### 1.2. 自定义数组长度 ###

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);
            }
        }

这个构造方法可以自定义数组的长度，如果传进的参数为0，就使用默认的数组长度，即为10

### 1.3. 带一个Conllection类型的参数 ###

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;
            }
        }

## 2. ArrayList的add() ##

### 2.1. 带一个参数的add() ###

#### 2.1.1. ArrayList允许添加进值为null的元素    ####

public boolean add(E e) {
            ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
            elementData[size++] = e;
            return true;
        }

从这段源码中可以看出e允许为null，即ArrayList允许添加进值为null的元素

通过以下代码来测试，以验证上述特性

public class Test {
       	
    	public static void main(String[] args){
    
    		ArrayList<String> arrayList = new ArrayList<String>();
    		arrayList.add(null);
    		System.out.println(arrayList.get(0));
    		
    	}
    }

运行结果如下图

![SouthEast][]

#### 2.1.2. ArrayList是通过创建一个新数组来扩容，大小为原来的1.5倍 ####

从上面的源码可看出add()中调用了ensureCapacityInternal(int minCapacity)，现继续往下跟踪探究

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
            if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
                minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
            }
    
            ensureExplicitCapacity(minCapacity);
        }

minCapacity为当前ArrayList的长度，在ensureCapacityInternal()中可以看出minCapacity总是大于或者等于默认长度

再往下跟踪ensureExplicitCapacity(int minCapacity)

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
            modCount++;
    
            // overflow-conscious code
            if (minCapacity - elementData.length > 0)
                grow(minCapacity);
        }

从上面这段源码可以看出，当minCapacity>elementData.length时就需要扩容，不同于HashMap的通过负载因子来判断是否需要扩容。

其中的重头戏在于grow(int minCapacity)，继续往下跟踪

private void grow(int minCapacity) {
            // overflow-conscious code
            int oldCapacity = elementData.length;
            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);
        }

其中的int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);可以看出扩容后newCapacity为oldCapacity的1.5倍，newCapacity即为新数组的长度，然后通过Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);创建出一个长度为newCapacity新的数组，并将原来数组的元素复制到新数组中

再通过copyOf()继续往下跟踪

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

里面是调用了重载的copyOf,继续跟踪

public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            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;
        }

在这段源码中可以看出copyOf的底层是调用一个native方法， System.arraycopy(),这个方法不创建新的数组，而是把一个数组的元素，通过设置的起始位置和个数，复制到另一个对应的数组，这个数组为copyOf()创建，由于 System.arraycopy()是本地方法，所以效率会更高。

### 2.2. 带两个参数的add() ###

这个add()是对指定的位置插入元素，先看相应的源码

public void add(int index, E element) {
            rangeCheckForAdd(index);//对index的合法性进行判断
    
            ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
            System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                             size - index);
            elementData[index] = element;
            size++;
        }

其中的重点依旧是native方法System.arraycopy()，它使得index索引位置开始的元素都往后退一位，然后将新的元素插入index的索引位置

## 3. 总结    ##

### 3.1 ###

ArrayList通过不同的构造方法可以选择3种中其中的一种形式创建，第一种是不带参，创建默认长度为10的属猪；第二种是可以自定义数组的长度；第三种是传入一个Conllection类型的参数。

### 3.2 ###

ArrayList在add()时判断是否需要扩容，如果需要扩容则扩为原来的1.5倍，底层是依次调用copyOf()和System.arraycopy()创建一个新长度的数组，然后将旧数组的元素复制到新数组中去

[SouthEast]: /images/20220708/7a27bcf7a0e64489a3239982d4d6a792.png