标签：java value 版本 clone 自动 下标 expect inter 传输
ArrayList是基于数组实现的，是一个动态数组，其容量能自动增长，类似于C语言中的动态申请内存，动态增长内存。
ArrayList不是线程安全的，只能用在单线程环境下，多线程环境下可以考虑用Collections.synchronizedList(List l)函数返回一个线程安全的ArrayList类，也可以使用concurrent并发包下的CopyOnWriteArrayList类。
ArrayList实现了Serializable接口，因此它支持序列化，能够通过序列化传输，实现了RandomAccess接口，支持快速随机访问，实际上就是通过下标序号进行快速访问，实现了Cloneable接口，能被克隆。
ArrayList的源码如下（加入了比较详细的注释）：
1 package java.util; 2 3 public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> 4 implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable 5 { 6 // 序列版本号 7 private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L; 8 9 // ArrayList基于该数组实现，用该数组保存数据 10 private transient Object[] elementData; 11 12 // ArrayList中实际数据的数量 13 private int size; 14 15 // ArrayList带容量大小的构造函数。 16 public ArrayList(int initialCapacity) { 17 super(); 18 if (initialCapacity < 0) 19 throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ 20 initialCapacity); 21 // 新建一个数组 22 this.elementData = new Object[initialCapacity]; 23 } 24 25 // ArrayList无参构造函数。默认容量是10。 26 public ArrayList() { 27 this(10); 28 } 29 30 // 创建一个包含collection的ArrayList 31 public ArrayList(Collection<? extends E> c) { 32 elementData = c.toArray(); 33 size = elementData.length; 34 if (elementData.getClass() != Object[].class) 35 elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); 36 } 37 38 39 // 将当前容量值设为实际元素个数 40 public void trimToSize() { 41 modCount++; 42 int oldCapacity = elementData.length; 43 if (size < oldCapacity) { 44 elementData = Arrays.copyOf(elementData, size); 45 } 46 } 47 48 49 // 确定ArrarList的容量。 50 // 若ArrayList的容量不足以容纳当前的全部元素，设置 新的容量=“(原始容量x3)/2 + 1” 51 public void ensureCapacity(int minCapacity) { 52 // 将“修改统计数”+1，该变量主要是用来实现fail-fast机制的 53 modCount++; 54 int oldCapacity = elementData.length; 55 // 若当前容量不足以容纳当前的元素个数，设置 新的容量=“(原始容量x3)/2 + 1” 56 if (minCapacity > oldCapacity) { 57 Object oldData[] = elementData; 58 int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1; 59 //如果还不够，则直接将minCapacity设置为当前容量 60 if (newCapacity < minCapacity) 61 newCapacity = minCapacity; 62 elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); 63 } 64 } 65 66 // 添加元素e 67 public boolean add(E e) { 68 // 确定ArrayList的容量大小 69 ensureCapacity(size + 1); // Increments modCount!! 70 // 添加e到ArrayList中 71 elementData[size++] = e; 72 return true; 73 } 74 75 // 返回ArrayList的实际大小 76 public int size() { 77 return size; 78 } 79 80 // ArrayList是否包含Object(o) 81 public boolean contains(Object o) { 82 return indexOf(o) >= 0; 83 } 84 85 //返回ArrayList是否为空 86 public boolean isEmpty() { 87 return size == 0; 88 } 89 90 // 正向查找，返回元素的索引值 91 public int indexOf(Object o) { 92 if (o == null) { 93 for (int i = 0; i < size; i++) 94 if (elementData[i]==null) 95 return i; 96 } else { 97 for (int i = 0; i < size; i++) 98 if (o.equals(elementData[i])) 99 return i; 100 } 101 return -1; 102 } 103 104 // 反向查找，返回元素的索引值 105 public int lastIndexOf(Object o) { 106 if (o == null) { 107 for (int i = size-1; i >= 0; i--) 108 if (elementData[i]==null) 109 return i; 110 } else { 111 for (int i = size-1; i >= 0; i--) 112 if (o.equals(elementData[i])) 113 return i; 114 } 115 return -1; 116 } 117 118 // 反向查找(从数组末尾向开始查找)，返回元素(o)的索引值 119 public int lastIndexOf(Object o) { 120 if (o == null) { 121 for (int i = size-1; i >= 0; i--) 122 if (elementData[i]==null) 123 return i; 124 } else { 125 for (int i = size-1; i >= 0; i--) 126 if (o.equals(elementData[i])) 127 return i; 128 } 129 return -1; 130 } 131 132 133 // 返回ArrayList的Object数组 134 public Object[] toArray() { 135 return Arrays.copyOf(elementData, size); 136 } 137 138 // 返回ArrayList元素组成的数组 139 public <T> T[] toArray(T[] a) { 140 // 若数组a的大小 < ArrayList的元素个数； 141 // 则新建一个T[]数组，数组大小是“ArrayList的元素个数”，并将“ArrayList”全部拷贝到新数组中 142 if (a.length < size) 143 return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass()); 144 145 // 若数组a的大小 >= ArrayList的元素个数； 146 // 则将ArrayList的全部元素都拷贝到数组a中。 147 System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size); 148 if (a.length > size) 149 a[size] = null; 150 return a; 151 } 152 153 // 获取index位置的元素值 154 public E get(int index) { 155 RangeCheck(index); 156 157 return (E) elementData[index]; 158 } 159 160 // 设置index位置的值为element 161 public E set(int index, E element) { 162 RangeCheck(index); 163 164 E oldValue = (E) elementData[index]; 165 elementData[index] = element; 166 return oldValue; 167 } 168 169 // 将e添加到ArrayList中 170 public boolean add(E e) { 171 ensureCapacity(size + 1); // Increments modCount!! 172 elementData[size++] = e; 173 return true; 174 } 175 176 // 将e添加到ArrayList的指定位置 177 public void add(int index, E element) { 178 if (index > size || index < 0) 179 throw new IndexOutOfBoundsException( 180 "Index: "+index+", Size: "+size); 181 182 ensureCapacity(size+1); // Increments modCount!! 183 System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, 184 size - index); 185 elementData[index] = element; 186 size++; 187 } 188 189 // 删除ArrayList指定位置的元素 190 public E remove(int index) { 191 RangeCheck(index); 192 193 modCount++; 194 E oldValue = (E) elementData[index]; 195 196 int numMoved = size - index - 1; 197 if (numMoved > 0) 198 System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, 199 numMoved); 200 elementData[--size] = null; // Let gc do its work 201 202 return oldValue; 203 } 204 205 // 删除ArrayList的指定元素 206 public boolean remove(Object o) { 207 if (o == null) { 208 for (int index = 0; index < size; index++) 209 if (elementData[index] == null) { 210 fastRemove(index); 211 return true; 212 } 213 } else { 214 for (int index = 0; index < size; index++) 215 if (o.equals(elementData[index])) { 216 fastRemove(index); 217 return true; 218 } 219 } 220 return false; 221 } 222 223 224 // 快速删除第index个元素 225 private void fastRemove(int index) { 226 modCount++; 227 int numMoved = size - index - 1; 228 // 从"index+1"开始，用后面的元素替换前面的元素。 229 if (numMoved > 0) 230 System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, 231 numMoved); 232 // 将最后一个元素设为null 233 elementData[--size] = null; // Let gc do its work 234 } 235 236 // 删除元素 237 public boolean remove(Object o) { 238 if (o == null) { 239 for (int index = 0; index < size; index++) 240 if (elementData[index] == null) { 241 fastRemove(index); 242 return true; 243 } 244 } else { 245 // 便利ArrayList，找到“元素o”，则删除，并返回true。 246 for (int index = 0; index < size; index++) 247 if (o.equals(elementData[index])) { 248 fastRemove(index); 249 return true; 250 } 251 } 252 return false; 253 } 254 255 // 清空ArrayList，将全部的元素设为null 256 public void clear() { 257 modCount++; 258 259 for (int i = 0; i < size; i++) 260 elementData[i] = null; 261 262 size = 0; 263 } 264 265 // 将集合c追加到ArrayList中 266 public boolean addAll(Collection<? extends E> c) { 267 Object[] a = c.toArray(); 268 int numNew = a.length; 269 ensureCapacity(size + numNew); // Increments modCount 270 System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew); 271 size += numNew; 272 return numNew != 0; 273 } 274 275 // 从index位置开始，将集合c添加到ArrayList 276 public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) { 277 if (index > size || index < 0) 278 throw new IndexOutOfBoundsException( 279 "Index: " + index + ", Size: " + size); 280 281 Object[] a = c.toArray(); 282 int numNew = a.length; 283 ensureCapacity(size + numNew); // Increments modCount 284 285 int numMoved = size - index; 286 if (numMoved > 0) 287 System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew, 288 numMoved); 289 290 System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew); 291 size += numNew; 292 return numNew != 0; 293 } 294 295 // 删除fromIndex到toIndex之间的全部元素。 296 protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) { 297 modCount++; 298 int numMoved = size - toIndex; 299 System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex, 300 numMoved); 301 302 // Let gc do its work 303 int newSize = size - (toIndex-fromIndex); 304 while (size != newSize) 305 elementData[--size] = null; 306 } 307 308 private void RangeCheck(int index) { 309 if (index >= size) 310 throw new IndexOutOfBoundsException( 311 "Index: "+index+", Size: "+size); 312 } 313 314 315 // 克隆函数 316 public Object clone() { 317 try { 318 ArrayList<E> v = (ArrayList<E>) super.clone(); 319 // 将当前ArrayList的全部元素拷贝到v中 320 v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size); 321 v.modCount = 0; 322 return v; 323 } catch (CloneNotSupportedException e) { 324 // this shouldn‘t happen, since we are Cloneable 325 throw new InternalError(); 326 } 327 } 328 329 330 // java.io.Serializable的写入函数 331 // 将ArrayList的“容量，所有的元素值”都写入到输出流中 332 private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) 333 throws java.io.IOException{ 334 // Write out element count, and any hidden stuff 335 int expectedModCount = modCount; 336 s.defaultWriteObject(); 337 338 // 写入“数组的容量” 339 s.writeInt(elementData.length); 340 341 // 写入“数组的每一个元素” 342 for (int i=0; i<size; i++) 343 s.writeObject(elementData[i]); 344 345 if (modCount != expectedModCount) { 346 throw new ConcurrentModificationException(); 347 } 348 349 } 350 351 352 // java.io.Serializable的读取函数：根据写入方式读出 353 // 先将ArrayList的“容量”读出，然后将“所有的元素值”读出 354 private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) 355 throws java.io.IOException, ClassNotFoundException { 356 // Read in size, and any hidden stuff 357 s.defaultReadObject(); 358 359 // 从输入流中读取ArrayList的“容量” 360 int arrayLength = s.readInt(); 361 Object[] a = elementData = new Object[arrayLength]; 362 363 // 从输入流中将“所有的元素值”读出 364 for (int i=0; i<size; i++) 365 a[i] = s.readObject(); 366 } 367 }
关于ArrayList的源码，给出几点比较重要的总结：
1、注意其三个不同的构造方法。无参构造方法构造的ArrayList的容量默认为10，带有Collection参数的构造方法，将Collection转化为数组赋给ArrayList的实现数组elementData。
2、注意扩充容量的方法ensureCapacity。ArrayList在每次增加元素（可能是1个，也可能是一组）时，都要调用该方法来确保足够的容量。当容量不足以容纳当前的元素个数时，就设置新的容量为旧的容量的1.5倍加1，如果设置后的新容量还不够，则直接新容量设置为传入的参数（也就是所需的容量），而后用Arrays.copyof()方法将元素拷贝到新的数组（详见下面的第3点）。从中可以看出，当容量不够时，每次增加元素，都要将原来的元素拷贝到一个新的数组中，非常之耗时，也因此建议在事先能确定元素数量的情况下，才使用ArrayList，否则建议使用LinkedList。
3、ArrayList的实现中大量地调用了Arrays.copyof()和System.arraycopy()方法。我们有必要对这两个方法的实现做下深入的了解。
首先来看Arrays.copyof()方法。它有很多个重载的方法，但实现思路都是一样的，我们来看泛型版本的源码：
1 public static <T> T[] copyOf(T[] original, int newLength) { 2 return (T[]) copyOf(original, newLength, original.getClass()); 3 }
很明显调用了另一个copyof方法，该方法有三个参数，最后一个参数指明要转换的数据的类型，其源码如下：
1 public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) { 2 T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class) 3 ? (T[]) new Object[newLength] 4 : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength); 5 System.arraycopy(original, 0, copy, 0, 6 Math.min(original.length, newLength)); 7 return copy; 8 }
这里可以很明显地看出，该方法实际上是在其内部又创建了一个长度为newlength的数组，调用System.arraycopy()方法，将原来数组中的元素复制到了新的数组中。
下面来看System.arraycopy()方法。该方法被标记了native，调用了系统的C/C++代码，在JDK中是看不到的，但在openJDK中可以看到其源码。该函数实际上最终调用了C语言的memmove()函数，因此它可以保证同一个数组内元素的正确复制和移动，比一般的复制方法的实现效率要高很多，很适合用来批量处理数组。Java强烈推荐在复制大量数组元素时用该方法，以取得更高的效率。
4、注意ArrayList的两个转化为静态数组的toArray方法。
第一个，Object[] toArray()方法。该方法有可能会抛出java.lang.ClassCastException异常，如果直接用向下转型的方法，将整个ArrayList集合转变为指定类型的Array数组，便会抛出该异常，而如果转化为Array数组时不向下转型，而是将每个元素向下转型，则不会抛出该异常，显然对数组中的元素一个个进行向下转型，效率不高，且不太方便。
第二个，<T> T[] toArray(T[] a)方法。该方法可以直接将ArrayList转换得到的Array进行整体向下转型（转型其实是在该方法的源码中实现的），且从该方法的源码中可以看出，参数a的大小不足时，内部会调用Arrays.copyOf方法，该方法内部创建一个新的数组返回，因此对该方法的常用形式如下：
1 public static Integer[] vectorToArray2(ArrayList<Integer> v) { 2 Integer[] newText = (Integer[])v.toArray(new Integer[0]); 3 return newText; 4 }
5、ArrayList基于数组实现，可以通过下标索引直接查找到指定位置的元素，因此查找效率高，但每次插入或删除元素，就要大量地移动元素，插入删除元素的效率低。
6、在查找给定元素索引值等的方法中，源码都将该元素的值分为null和不为null两种情况处理，ArrayList中允许元素为null。
参考链接：https://blog.csdn.net/ns_code/article/details/35568011
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原文地址：https://www.cnblogs.com/itbuyixiaogong/p/9082299.html
