Java容器（二）

ArrayList扩容机制（1.5倍数）

构造函数（三种）

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。

/**
    * 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);
       }
   }


   /**
    *构造包含指定collection元素的列表，这些元素利用该集合的迭代器按顺序返回
    *如果指定的集合为null，throws NullPointerException。 
    */
    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;
       }
   }

add方法添加元素

   /**
    * 将指定的元素追加到此列表的末尾。 
    */
   public boolean add(E e) {
	//添加元素之前，先调用ensureCapacityInternal方法
       ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
       //这里看到ArrayList添加元素的实质就相当于为数组赋值
       elementData[size++] = e;
       return true;
   }

/**
    * 得到最小扩容量 
    */
   private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
       if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
             // 获取默认的容量和传入参数的较大值
           minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
       }

       ensureExplicitCapacity(minCapacity);
   }

/**
    * 判断是否需要扩容 
    */
   private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
       modCount++;
       // overflow-conscious code
       if (minCapacity - elementData.length > 0)
           //调用grow方法进行扩容，调用此方法代表已经开始扩容了
           grow(minCapacity);
   }

grow 扩容方法

扩容核心函数：

private void grow(int minCapacity) {
       // overflow-conscious code
       int oldCapacity = elementData.length;
       int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);  //位运算 1.5倍
       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);
   }

System.arraycopy() 和 Arrays.copyOf()方法

阅读源码的话，我们就会发现 ArrayList 中大量调用了这两个方法。比如：我们上面讲的扩容操作以及add(int index, E element)、toArray() 等方法中都用到了该方法！

System.arraycopy() 方法

/**
    * 在此列表中的指定位置插入指定的元素。 
    * 先调用 rangeCheckForAdd 对index进行界限检查；然后调用 ensureCapacityInternal 方法保证capacity足够大；
    * 再将从index开始之后的所有成员后移一个位置；将element插入index位置；最后size加1。
    */
   public void add(int index, E element) {
       rangeCheckForAdd(index);

       ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
       //arraycopy()方法实现数组自己复制自己
       //elementData:源数组;index:源数组中的起始位置;elementData：目标数组；index + 1：目标数组中的起始位置； size - index：要复制的数组元素的数量；
       System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);
       elementData[index] = element;
       size++;
   }

Arrays.copyOf()方法

/**
    以正确的顺序返回一个包含此列表中所有元素的数组（从第一个到最后一个元素）; 返回的数组的运行时类型是指定数组的运行时类型。 
    */
   public Object[] toArray() {
	//elementData：要复制的数组；size：要复制的长度
       return Arrays.copyOf(elementData, size);
   }

区别和联系

联系：

看两者源代码可以发现 copyOf() 内部实际调用了 System.arraycopy() 方法

区别：

arraycopy() 需要目标数组，将原数组拷贝到你自己定义的数组里或者原数组，而且可以选择拷贝的起点和长度以及放入新数组中的位置 copyOf() 是系统自动在内部新建一个数组，并返回该数组。

ensureCapacity方法

ArrayList 源码中有一个 ensureCapacity 方法不知道大家注意到没有，这个方法 ArrayList 内部没有被调用过，所以很显然是提供给用户调用的，那么这个方法有什么作用呢？

/**
   如有必要，增加此 ArrayList 实例的容量，以确保它至少可以容纳由minimum capacity参数指定的元素数。
    *
    * @param   minCapacity   所需的最小容量
    */
   public void ensureCapacity(int minCapacity) {
       int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)
           // any size if not default element table
           ? 0
           // larger than default for default empty table. It's already
           // supposed to be at default size.
           : DEFAULT_CAPACITY;

       if (minCapacity > minExpand) {
           ensureExplicitCapacity(minCapacity);
       }
   }

最好在 add 大量元素之前用 ensureCapacity 方法，以减少增量重新分配的次数