Java集合框架概览之ArrayList源码刨析是一个非常重要的主题,需要我们详细探讨ArrayList源码实现的细节,以下为详细攻略:
了解ArrayList基本使用和源码实现
ArrayList基本使用
ArrayList是一个基于动态数组实现的集合类,并且实现了List接口,可以重复存储相同类型的数据。ArrayList也是Java集合框架中基础的数据结构之一。
以下为ArrayList基本使用示例:
import java.util.ArrayList;
public class ArrayListDemo {
public static void main(String[] args) {
// 创建ArrayList对象
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
// 添加元素
list.add("A");
list.add("B");
list.add("C");
// 遍历元素
for (String str : list) {
System.out.println(str);
}
}
}
ArrayList源码实现
ArrayList主要通过动态数组来实现,其源码实现涉及到动态数组的扩容和数据移动等细节问题。
以下为ArrayList源码实现示例:
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable {
// 数组缓冲区,保存ArrayList中的元素
transient Object[] elementData;
// ArrayList中元素的个数
private int size;
// 默认的容量大小
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
// 最大容量大小
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
// 构造方法1:创建一个指定容量大小的ArrayList对象
public ArrayList(int initialCapacity) {
super();
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
this.elementData = new Object[initialCapacity];
}
// 构造方法2:创建一个初始为空的ArrayList对象
public ArrayList() {
super();
this.elementData = new Object[DEFAULT_CAPACITY];
}
// 添加元素方法,将指定元素添加到列表尾部
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // 内部调用ensureCapacity方法实现扩容
elementData[size++] = e; // 将元素添加到列表尾部
return true;
}
// 判断容量是否足够,若不足够,则将容量扩容至 minCapacity
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
// 判断容量是否足够,若不足够,则将容量扩容至 minCapacity
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// 如果minCapacity大于了当前数组缓冲区的长度,则需要进行扩容操作
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity); // 内部调用grow方法实现扩容
}
// 扩容方法,新容量大小为原来容量大小的1.5倍,并将原来的元素复制到新的数组缓冲区中
private void grow(int minCapacity) {
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 新长度为原长度的1.5倍
if (newCapacity - minCapacity < 0) // 如果新长度还是小于minCapacity,则新长度为minCapacity
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) // 如果新长度已经超过最大容量,则抛出异常
throw new OutOfMemoryError();
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); // 将原数据复制到新数组中
}
}
以上为简单的ArrayList源码实现,具体实现过程还涉及到多线程并发操作、迭代器等细节问题。
示例说明
以下为两条关于ArrayList使用示例的说明:
示例1:ArrayList基本使用
在Java中,对于ArrayList的基本使用,我们需要完成以下步骤:
- 声明一个ArrayList变量
- 实例化一个ArrayList对象
- 调用add方法,来向List中添加元素
- 遍历List,来访问其中的数据
如下为示例代码:
import java.util.ArrayList;
public class ArrayListDemo {
public static void main(String[] args) {
// 1. 定义一个ArrayList变量
ArrayList<String> list;
// 2. 创建一个ArrayList对象
list = new ArrayList<String>();
// 3. 添加元素
list.add("Java");
list.add("Scala");
list.add("Python");
// 4. 遍历List,输出其中的数据
for (String str : list) {
System.out.println(str);
}
}
}
运行结果如下所示:
Java
Scala
Python
示例2:ArrayList源码实现
在上面的示例中,我们已经了解了ArrayList的基本使用,那么下面我们来详细探讨一下ArrayList的源码实现。具体来说,以下代码详细解释了ArrayList的构造方法:
// 构造方法1:创建一个指定容量大小的ArrayList对象
public ArrayList(int initialCapacity) {
super();
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
this.elementData = new Object[initialCapacity];
}
// 构造方法2:创建一个初始为空的ArrayList对象
public ArrayList() {
super();
this.elementData = new Object[DEFAULT_CAPACITY];
}
在代码中我们可以看到,ArrayList提供了两种不同的构造方法。第一个方法,是通过指定一个初始的容量来创建一个ArrayList对象;而第二个构造方法则是创建一个空的ArrayList对象,并且其初始容量大小为10。
需要注意的是,这两个构造方法调用了Object数组的初始化创建方式,其内部实现了泛型的动态数组,维护了ArrayList中的所有元素。同时,ArrayList还提供了很多其他方法,如添加元素、删除元素、获取元素等,这些方法也涉及到了动态数组的逻辑代码实现。
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