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<h4 id="1特点总结">1.特点总结：
<h4 id="3源码分析">3.源码分析
package sourcecode.analysis;
/**
* Created by caoxiaohong on 17/11/6 17:51.
*/
import java.util.*;
import java.util.function.*;
import java.util.function.Consumer;
import java.util.function.Predicate;
import java.util.function.UnaryOperator;
/**
* ArrayList实现了List接口,是一个大小可变的数组.
* 它实现了list所有的可选操作,可存储任意元素,包括null.
* 除了实现了List接口,这个类还提供了一些操作数组大小的方法,用于内部存储这个list.
* 这个类可大致认为和Vector类等价,区别是 ArrayList不是线程安全的.
*
* 可在常量时间内完成的操作包括:size,isEmpty,get,set,iterator,listIterator.
* 而add操作的时间复杂度为:分期常量时间,也就说,adding一个元素需要O(n)的时间.
* 大致上,其它所有的操作执行时间都是线性的.
* 和LinkedList相比,这一常量因素还是很低的.
*
* 每一个ArrayList实例都有一个容量.
* 容量表示了list中存储元素的数组大小,它至少应该和list的size大小一致.
* 当一个元素被add到ArrayList中,它的capacity是自动增长的.
* 关于增长策略的细节:唯一可以确定的是添加一个元素的时间代价是常量,其它一概是不确定的.
*
* ArrayList实例在声明时,如果使用了确定capacity大小的操作,那么这一应用能够提升这个ArrayList实例的容量.这
* 可能会降低自动扩容的次数.
* 说明1:
* Q:提升容量是什么意思?
* A:ArrayList在new的时候,如果没有指定大小,那么会有一个默认大小的capacity,这个值为10,而指定了capacity后,capacity会改变为指定值大
* 小。指定capacity的这一操作,会减少为ArrayList重新分配内存的次数(这样性能会得到比较好的优化).
*
* 说明2:
* Q:为什么会出现为ArrayList重新分配内存的时候?
* A:因为ArrayList在添加元素后,如果size＋1>capacity，则会重新分配内存。
*
* 注意ArrayList是非线程安全的.如果多个线程同时作用于同一个ArrayList实例中的某个共同的元素,并且至少有一个线程更改了list的结构,那么
* 我们必须为其添加额外的操作以达到线程安全的目的.这一操作,通常是通过同步封装在list中的几个元素来完成的(而不是让整个list中的元素
* 都进行同步操作).
* 更改list结构的操作有:
* (1)add 或者 delete 一个或者多个元素;
* (2)明确更改后台数组大小的操作;
* 注意:仅仅更改ArrayList中某个元素的值并不属于更改list结构的操作.
*
* 如果没有这样的对象存在,list应该使用Collections.synchronizedList这个方法将其封装成线程安全的.这个封装操作最好在list创建时候就完成,* 以避免在list中出现一些偶然的线程非同步现象.
* 封装方法如下:
* List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(...));
*
* ArrayList通过方法iterator()和listIterator(int)这两个方法返回的迭代器都会尽可能早的抛出异常:(所谓尽可能早的是意思是:)
* 只要是迭代器创建之后,无论在何时,采用何种方式,只要list结构发生更改,迭代器都会抛出ConcurrentModificationException异常.
* 注意:迭代器自己的操作remove和add则不会抛出上述异常.
* 因此,面对并发修改(list结构),迭代器会迅速抛出异常而不能继续使用,而不是去冒一种在未来不确定的某时,发生一些不确定行为的风险.
*
* 注意:迭代器的这种尽可能早的抛出异常的行为并不是在出现上述更改list结构时,一定会出现的,一般来讲,在出现了非线程安全的并发修改list结构
* 这种现象时,不能硬性保证一定会抛出异常.
* 迭代器的的Fail-fast功能,只是尽可能的抛出ConcurrentModificationException这一异常.
* 因此,如果一个程序的正确性完全依赖Fail-fast这一异常的话,这是一种错误的方式:迭代器的Fail-fast行为仅仅应该被用来查找bug.
*
* @author Josh Bloch
* @author Neal Gafter
* @see Collection
* @see List
* @see LinkedList
* @see Vector
* @since 1.2
*/
/**
* 从类名处分析:
* (1)ArrayList<E>:表明ArrayList支持泛型
* (2)继承1个类:AbstractList 继承了AbstractCollection类,并且含概了List接口方法的默认实现.
* (3)实现4个接口:
* List:定义了列表必须实现的操作方法.
* RandomAccess:这是一个标记接口,接口里面没有任何方法和字段.这一接口存在的意义:实现了这一接口的类支持随机访问元素.对于一个被访问的列表来说,* 不管是随机访问还是顺序访问,这一接口的原始目的就是允许其通过泛型算法来更改其行为,来达到更好的性能.
* Cloneable: 接口里面没有任何方法和字段,实现了这个接口的类,才能使得调用java.lang.Object.clone()方法才是合法的.但是当前类必须通过override
* Object的clone()这个方法,才能使得这一功能得到实现.这个方法会返回当前类实例的一份浅拷贝.关于浅拷贝:比如ArrayList的
* clone()方法:只拷贝了其存储内容和当前实例list结构的修改次数modCount,同时modCount在拷贝时被置为0.
* java.io.Serializable:这也是一个里面没有任何方法和字段的接口,只有实现这一接口的类才允许被序列化.没有实现这一接口的类不允许序列化和反序
* 列化.如果一个类的父类是序列化的,那么这个子类自然也是可以序列化的.
* @param <E>
*/
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>,RandomAccess,Cloneable,java.io.Serializable
{
//接下来是5个private型的实例变量,且前3个为常量.且前4个不会被序列化.
/**
* serialVersionUID:是JVM对字节流进行反序列化的标准.
* 如果被反序列化的字节流中的serialVersionUID和本地相应的java实体或者对象一致,则当然输入字节流可以进行反序列化;否则,会抛出InvalidClassException异常.
*/
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
/**
* 默认的容量10,也就是在add操作不超过10个时,ArrayList不会进行扩容,超过后才进行扩容.
* 严重区别:capacity和size的区别
* capacity表示:在ArrayList扩容前,一共能容纳多少个元素.也就是底层数组的length
* size:表示ArrayList当前真正存储了几个元素.
* 关系:capacity>=size
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
//空实例的共享空数组.
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* 默认size空实例的共享空数组
* 我们将这与EMPTY_ELEMENTDATA区分开来，以知道在添加第一个元素时要扩容多少。
* 这一变量是JDK8添加的
*/
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* elementData是ArrayList的元素数组缓冲区,这是add操作的存储位置.
* ArrayList的容量是这个数组缓冲区的长度。
* 当添加第一个元素时，任何具有elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
* 的空ArrayList将容量扩为:10=DEFAULT_CAPACITY
* 这一变量序列化时,为null
*
*/
private transient Object[] elementData;
//ArrayList 实际存储了几个元素
private int size;
/*---------ArrayList的3个构造函数----------*/
//构造方法传入默认的容量capacity,设置默认数组大小为指定capacity的大小.
public ArrayList(int initialCapacity) {
if (initialCapacity > 0) {
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) { //初始化容量指定为0,则用EMPTY_ELEMENTDATA数组
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
} else {
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}
//创建一个默认容量为10的空数组实例,用到了java8新增变量DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA.
public ArrayList() {
super();
//jdk7代码:this.elementData=EMPTY_ELEMENTDATA
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
/**
* 构造方法传入一个Collection,再将Collection中的元素copy到ArrayList的数组elementData中.
* 如果通过Collection得到的数组elementData类型不是Object[]类型,则将其转为Object[]类型.
*/
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray();
if ((size = elementData.length) != 0) {
//反射,获取数组类型,判定c.toArray类型是否为Object[]类型
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData,size,Object[].class);
} else {
// replace with empty array.
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
/**
* 缩减ArrayList实例的capacity为当前存储元素个数的大小.
* 这一方法的存在意义:如果capacity被分配过大,那么应用可以通过这个操作,将ArrayList实例的capacity的大小改为当前ArrayList实例
* 存储元素的个数,从而达到缩减ArrayList存储空间大小的目的.
*/
public void trimToSize() {
modCount++;
if (size < elementData.length) {
elementData = (size == 0)
? EMPTY_ELEMENTDATA
: Arrays.copyOf(elementData,size);
}
}
/**
* 如果需要，增加此ArrayList实例的容量，以确保它至少能容纳最小容量参数指定的元素数量。
* 两种表达式:
* 如果add的是一个元素,则minCapacity=size+1;
* 如果add的是一个Collection,则minCapacity=size+Collection.size;
* @param minCapacity the desired minimum capacity
*/
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
//最小扩容量
int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)
// 如果elementData不是默认空数组,则扩容大小任意,这里默认为0
? 0
//如果elementData是默认空数组,则扩容默认为10
: DEFAULT_CAPACITY;
//如果最小容量>最小扩容量,则可能进行扩容,是否扩容取决于elementData.length
if (minCapacity > minExpand) {
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
if (elementData ==DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
//最小容量:max(10,minCapacity)
minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY,minCapacity);
}
//针对最小容量,决定是否扩容
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
/**
* 增加元素后,ArrayList中应该存储的元素个数为minCapacity,* 所以,如果此时minCapacity>后台数组的长度(elementData.length),则要按照minCapacity进行扩容啦
*/
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
/**
* MAX_ARRAY_SIZE:表示在java中,数组能分配的的最大存储空间.
* 一些虚拟机会在数组中保留一些标题字.
* 如果尝试分配比MAX_ARRAY_SIZE更大的存储空间,可能会导致内存溢出异常:请求数组大小超过了虚拟机的限制.
*/
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
/**
* 根据给定传入参数:最小capacity,来为ArrayList进行扩容.
* 这是面试中经常问到的问题:ArrayList是如何扩容的?其实代码如此简短且易理解.
* @param minCapacity the desired minimum capacity
*/
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
//获取原后台数组的长度
int oldCapacity = elementData.length;
/**注意:这里就是所谓的按照1.5倍进行扩容的思想.显然如果如果原数组长度为偶数,* 那么新数组长度就恰好是原后台数组的1.5倍;如果原后台数组的长度为奇数,则新数组长度应该比1.5倍少一个.**/
//新数组的长度=原后台数组的长度+原后台数组的长度/2
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
//如果按照1.5倍进行扩容后,capacity仍然比实际需要的小,则新数组的长度由原来的1.5倍 更改为 实际需要的大小minCapacity.
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
//如果新数组的长度比虚拟机能够提供给数组的最大存储空间大,则将新数组长度更改为最大正数:Integer.MAX_VALUE
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// minCapacity is usually close to size,so this is a win:
// 所谓扩容,就是按照新的长度newCapacity创建一个新数组并返回,然后再将原数组中的内容copy到新数组中.
elementData = Arrays.copyOf(elementData,newCapacity);
}
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
//返回ArrayList中存储的元素个数
public int size() {
return size;
}
//根据ArrayList中是否有存储的元素,返回true或者false.根据size==0来判定的.
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
/**
* 查看ArrayList中是否存在指定元素.
* 存在指定元素1个及以上,则返回true;
* 否则,返回false;
*/
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) >= 0;
}
/**
*
* 这个方法唯一需要注意的:将查找对象o分为两种情况来查找:
* (1)如果o为null,用==
* (2)如果o为Object,用equals
* 因为:==比较的是地址或者是常量,而equals比较的是对象的内容.
*/
public int indexOf(Object o) {
if (o == null) {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
//此方法功能没什么好说的,注意事项也和上面的方法一样.
public int lastIndexOf(Object o) {
if (o == null) {
for (int i = size-1; i >= 0; i--)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = size-1; i >= 0; i--)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
/**
* 这是对ArrayList实例的一个浅拷贝,即将ArrayList实例中的内容拷贝到一个新的ArrayList中,* 并且新的ArrayList中的操作不会对原ArrayList产生影响.
*/
public Object clone() {
try {
ArrayList<E> v = (ArrayList<E>) super.clone(); //内容拷贝
v.elementData = Arrays.copyOf(elementData,size); //为新的ArrayList的后台数组赋值
v.modCount = 0; //为新的ArrayList的结构更改次数字段赋值为0.
return v; //返回新数组.
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// this shouldn't happen,since we are Cloneable
throw new InternalError();
}
}
/**
* 这又是一个浅拷贝的方法.将后台数组elementData中的内容赋值为一个新的Object[],并返回.
* Object[]中元素的顺序和原后台数组elementData中的一致.
* 对新的Object[]的操作不会影响后台数组elementData.
* 这一方法被看作是:连接数组和集合的桥梁.
*/
public Object[] toArray() {
return Arrays.copyOf(elementData,size);
}
/**
* 功能:将ArrayList转为数组
* 方法返回类型:和a一致.
* 方法返回数组大小:和a的大小有关.
* 如果a.length<size,则返回数组大小为size.
* 如果a.length>=size,则返回数组大小为a.length.
*
* 是否一定生成一个新数组:不一定.
* 如果a.length<size,则会生成一个新的数组,并返回.
* 如果a.length>=size,则不会生成新的数组.
*/
public <T> T[] toArray(T[] a) {
if (a.length < size)
//产生一个新的运行时数组,但数组内容不变
return (T[]) Arrays.copyOf(elementData,a.getClass());
//如果a.length>=size,则通过系统拷贝将a中元素拷贝到elementData中
System.arraycopy(elementData,a,size);
//如果a.length>size,则将a[size]=null,通知jvm可回收此空间
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}
/**
* 数组的随机访问:
* 将访问封装为方法的目的:
* 主要是避免每次取值都要强转===>设置值就没有封装成一个方法，因为设置值不需要强转
* @param index
* @return
*/
// 指定位置访问操作
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}
//返回后台数组elementData[index]的值.
public E get(int index) {
//索引合法性判定
rangeCheck(index);
return elementData(index);
}
//替换数组elementData指定位置index的值为element
public E set(int index,E element) {
//索引合法性判定
rangeCheck(index);
//旧值保存
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
//返回旧值
return oldValue;
}
//在数组elementData结尾添加一个元素
public boolean add(E e) {
//容量合法性判定
ensureCapacityInternal(size + 1); // 结构更改次数:modCount更改
elementData[size++] = e;
return true;
}
//在后台数组elementData指定位置index处添加元素element.
public void add(int index,E element) {
//索引合法性判定
rangeCheckForAdd(index);
//容量合法性判定
ensureCapacityInternal(size + 1); //结构更改次数:modCount更改
//系统拷贝
System.arraycopy(elementData,index,elementData,index + 1,size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}
/**
* 将后台数组elementData指定位置index处的元素删除,然后左移索引index后面的元素.
* 并将删除元素作为结果返回.
*/
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);//范围合法性检查
modCount++;//结构更改次数+1
E oldValue = elementData(index);//保存旧值
int numMoved = size - index - 1;//移动元素个数
if (numMoved > 0) //如果有有需要向前移动的元素
System.arraycopy(elementData,index+1,numMoved);
//注意这里啦:null的赋值,为JVM进行GC做了准备工作
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
}
/**
* 删除ArrayList中指定的元素,如果这个元素在ArrayList中存在多个,则只删除最先出现的那个.
* 如果不存在,返回结果false,表示删除失败.
*/
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
fastRemove(index);//调用快速remove方法
return true;
}
} else {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);//调用快速remove方法
return true;
}
}
return false;
}
//私有快速remove方法,跳过边界检查,且不返回旧值
private void fastRemove(int index) {
//增加结构更改次数
modCount++;
//右移元素个数
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData,numMoved);
//通知JVM进行可用对其进行GC操作
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
}
/**
* 清空后台数组elementData中的元素.
* 它会将elementData中所有的元素置为null.
* 并且重新设置size为0.
*/
public void clear() {
modCount++;
//注意这里啦:null的赋值,为JVM进行GC做了准备工作.
for (int i = 0; i < size; i++)
elementData[i] = null;
size = 0;
}
/**
* 将集合c中的元素顺次添加到ArrayList实例尾部.
* 这里注意一个问题:因为ArrayList是非线程安全的,所以,如果在将c中的元素添加到ArrayList中时,* c结构被更改了,这可能会出现问题.
*/
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
//转为Object数组
Object[] a = c.toArray();
//获取数组长度
int numNew = a.length;
//容量合法性判定
ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount
//系统拷贝到elementData
System.arraycopy(a,numNew);
//更改size
size += numNew;
return numNew != 0;
}
/**
* 将传入集合c中的元素添加到ArrayList实例,添加开始的位置为指定的index.
* 工作过程:
* 首先,重置elementData的大小;
* 然后,向后移动elementData中下标范围为:[index,index+numNew)的元素.
* 最后,将c中的元素拷贝到elementData中,elementData的拷贝位置从下标index开始.
*/
public boolean addAll(int index,Collection<? extends E> c) {
rangeCheckForAdd(index);
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount
int numMoved = size - index;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData,index + numNew,numMoved);
System.arraycopy(a,numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
/**
* 移除ArrayList实例中下标为[fromIndex,toIndex)的元素.
* 注意:删除包括下标为fromIndex的元素,但不包括下标为toIndex的元素.
*/
protected void removeRange(int fromIndex,int toIndex) {
modCount++;
int numMoved = size - toIndex;
System.arraycopy(elementData,toIndex,fromIndex,numMoved);
//这里又有和GC相关的操作啦
int newSize = size - (toIndex-fromIndex);
for (int i = newSize; i < size; i++) {
elementData[i] = null;
}
size = newSize;
}
/**
* 这个方法唯一注意地方:就是对于给定的数组下标index没有判定为负数情况,为什么没有判定?
* answer: 因为这一方法总是在访问数组之前被调用,如果index为负数,则抛出ArrayIndexOutOfBoundsException.
* 所以这里没有必要再判定一次index为负数的情况.那样就很冗余啦.
*/
private void rangeCheck(int index) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
//本方法用于:add方法或者addall方法,检查插入位置index的合法性.
private void rangeCheckForAdd(int index) {
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
/**
* 此方法功能:用于收集IndexOutOfBoundsException异常的细节信息.
* 在错误处理代码的许多可能的重构中,这一构造方式对于服务器和客户端的虚拟机表现都最好.
*/
private String outOfBoundsMsg(int index) {
return "Index: "+index+",Size: "+size;
}
/**
* 移除ArrayList实例中,和集合c中一样的元素.
* 注意:如果集合c中不允许有null值,但是ArrayList实例中有,则会抛出NullPointerException异常.
*/
public boolean removeAll(Collection<?> c) {
Objects.requireNonNull(c);
return batchRemove(c,false);
}
/**
* 移除ArrayList中元素:
* 被移除元素满足的条件是:在ArrayList实例中存在,而在集合c中不存在.
*/
public boolean retainAll(Collection<?> c) {
Objects.requireNonNull(c);
return batchRemove(c,true);
}
/**
* 批量删除方法
* 这个方法是上面两个方法的辅助方法:
* 非常喜欢的一处代码:try里面的for循环代码,很优雅的代码,完成了两个方法的功能,如果是自己就估计写成if判定了...
*/
private boolean batchRemove(Collection<?> c,boolean complement) {
final Object[] elementData = this.elementData;
int r = 0,w = 0;//r记录从左到右遍历了list中几个元素; w记录了list中留下了几个元素
boolean modified = false;
try {
for (; r < size; r++) //将符合条件的elementData中的元素左移.
if (c.contains(elementData[r]) == complement)
elementData[w++] = elementData[r];
} finally {
/**
* 这里的代码:是为了保持和AbstractCollection行为的兼容性.
* 尽管在上述的c.contains里面应该也会抛出异常的.但是这里还是处理了一下.
*
* 下面分析两个if的功能:
* 第一个if:表面上看起来r!=size的条件永远不会得到满足,因为上述try里面一直在r++呀.但是,你不要忘记,c.contains是可能抛出两类
* 异常的:ClassCastException和NullPointerException,这就会导致进入finally里面,也就执行了这个if语句.
*
* 第二个if:又是GC啦,将elementData下标从w开始的值置为null,以便告诉JVM可以对elementData下标为[w,size-1]的位置进行回收啦.
*/
//try里面的for循环未完成
if (r != size) {
System.arraycopy(elementData,r,w,size - r);
w += size - r;
}
//原elementData后面有删除元素
if (w != size) {
// clear to let GC do its work
for (int i = w; i < size; i++)
elementData[i] = null;
modCount += size - w;
size = w;
modified = true;
}
}
return modified;
}
/**
* 将ArrayList进行序列化:保存一个ArrayList的状态到输出流中.
* 注意2点:
* 1.在将elementData中的元素写入到输出流之前,先将elementData的size写入到输出流中.
* 之前一直以为只向输出流中写入elementData中的数据呢.
* 2.defaultWriteObject方法功能:写入类的no-static和no-transient字段到输出流中.
* 那么问题来了,size应该是在这里就被写入到输出流了,那么下面为什么还有s.writeInt(size)这一句,是否重复呢?
* answer: 源码给出的解释是:作为clone()方法的兼容行为,且被作为capacity字段进行存储.同时,我们可以在方法readObject中发现,* 在通过方法defaultReadObject读取了size以及其它隐藏属性后,下一个读取的int数据就是capacity.根据顺序输出和顺序读取的特点,我们知道
* 这个capacity就是我们在writeObject方法中s.writeInt(size).
*
* 3.defaultWriteObject方法再分析:,* defaultReadObject（）和defaultWriteObject（）应该是readObject（ObjectInputStream o）和
* writeObject（ObjectOutputStream o）中的第一个方法调用。这些方法也有助于向后兼容.如果将来你为这个类添加了一些非瞬态的字段，
* 并且你试图通过旧版本的类来反序列化它，那么defaultReadObject（）方法将会忽略新添加的字段，类似地，如果你通过新的反序列化旧的
* 序列化对象版本，那么新的非瞬态字段将采取JVM中的默认值,比如int为0,boolean为false等.
*/
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException{
// Write out element count,and any hidden stuff
int expectedModCount = modCount;
s.defaultWriteObject();
// Write out size as capacity for behavioural compatibility with clone()
s.writeInt(size);
// Write out all elements in the proper order.
for (int i=0; i<size; i++) {
s.writeObject(elementData[i]);
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
//根据stream中的描述信息,构造一个ArrayList实例
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException,ClassNotFoundException {
elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
//读入size字段值和其它隐藏属性值
// Read in size,and any hidden stuff
s.defaultReadObject();
//读入capacity字段值
// Read in capacity
s.readInt(); // ignored
if (size > 0) {
//基于size而非capacity进行内存分配
// be like clone(),allocate array based upon size not capacity
ensureCapacityInternal(size);
Object[] a = elementData;
// Read in all elements in the proper order.
for (int i=0; i<size; i++) {
a[i] = s.readObject();
}
}
}
/*--------3个不同类型迭代器的方法-------全都是fail-fast类型的.*/
//从指定下标index开始遍历ArrayList实例,包含index.
public ListIterator<E> listIterator(int index) {
if (index < 0 || index > size)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
return new ListItr(index);
}
public ListIterator<E> listIterator() {
return new ListItr(0);
}
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
/**
* An optimized version of AbstractList.Itr
* 这个方法是上述3个迭代器方法中第3个方法的辅助方法,也是它的核心算法实现.
* 关于cursor和数组元素下标的关系,这里再次书写一遍.例如elementData={1,2,3},则数组下标分别为0,1,那么加上类cursor后,该有的形式是:
* cursor0,cursor1,cursor2,cursor3.
* 也就是说cursor的值是在数组元素之间的值,故cursor并不指向数组元素.所以如果elementData长度为size,则cursor值有size+1个.
*
* 还要注意一点:Itr是个内部类.所以上述3个方法在调用时候,会使用到new字段,来生成这个内部类,然后才能调用这个类里面的方法.
*/
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor; // index of next element to return
int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
/**
* new这个类的时候,首先获取当前ArrayList实例的modCount的值,是为了在进行迭代的时候,随时检查ArrayList实例的结构是否被更改,* 一旦被更改,则尽可能早的抛出异常.这点就是迭代器抛出ConcurrentModificationException()一次的依据.
*/
int expectedModCount = modCount;
public boolean hasNext() { //cursor取值范围:[0,size]
return cursor != size;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
/**
* 每次next,都要声明一个Object[] elementData,为什么不在开始初始化类Itr时就声明?
* 感觉好像应该是这样的:就是这个引用基本和其它方法完全没有关系,也就是elementData中的数据只和next()取值有关系,那么每次调用
* next()方法时,就获取一遍elementData的引用就行了.反正获取引用也不会生成新的存储空间,造成资源的浪费.这样封装起来的方法
* 看起来更舒服.
*/
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1;
return (E) elementData[lastRet = i];//既返回了需要的值,又完成了对lastRet的赋值,完美!!!
}
/**
* 注意啦:这个方法是迭代器的remove方法,之前就说过,如果ArrayList实例在生成迭代器之后,如果再直接对ArrayList实例
* 改变结构的化,迭代器会抛出异常ConcurrentModificationException.
* 但是通过迭代器对ArrayList实例进行结构对改变,则不会抛出异常.这是怎么办到的呢?这就归因于下面try里面的代码啦.
* ok,分析一下try里面的代码工作过程:
* 已经在每行代码后面写好了……^_^
*
* 还有一点要注意的是:remove()方法删除的就是ArrayList实例中的元素值,但这不影响对elementData的遍历.因为每次删除对都是
* 上一次已经遍历过对值,这一点通过ArrayList.this.remove(lastRet)和cursor = lastRet可以知道.
* 所以remove()方法的实质:就是一边遍历,一遍删除.删除的都是上一次访问的元素.最后elementData中元素全为null.
*/
public void remove() {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.remove(lastRet);//删除ArrayList实例中下标为lastRet的元素
cursor = lastRet; //将cursor值更新到上一次访问元素的下标值,也就是cursor=cursor-1.
lastRet = -1; //将上一次访问元素的数组下标置为-1,也就是初始化.
expectedModCount = modCount;//更新ArrayList实例结构被修改的次数,也就是expectedModCount=expectedModCount+1.
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public void forEachRemaining(java.util.function.Consumer<? super E> consumer) {
//传入函数接口不为空
Objects.requireNonNull(consumer);
//记录size大小
final int size = ArrayList.this.size;
//记录游标
int i = cursor;
//如果游标到达最后一个元素的后面
if (i >= size) {
return;
}
//记录当前elementData数组
final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
//如果游标>elementData数组长度
if (i >= elementData.length) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
//对游标后的每一个元素都执行函数接口定义对accept操作.
while (i != size && modCount == expectedModCount) {
consumer.accept((E) elementData[i++]);
}
// update once at end of iteration to reduce heap write traffic
//更新游标
cursor = i;
//更新上一个访问元素的下标值
lastRet = i - 1;
//并发检查
checkForComodification();
}
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/**
* 这个方法是上面3个迭代方法中前2个方法中被调用的方法.
* 这个方法是对AbstractList中的方法ListItr的优化版本.
* 这里有2处要注意的地方:
* (1)set方法:不改变ArrayList的结构,只改变上一次访问的ArrayList中的元素值.
* (2)add方法:改变ArrayList的结构,新增元素的位置是:上一次访问的ArrayList中的元素的位置.
*
* 不管调用set方法还是add方法,ArrayList实例通过迭代器输出的内容都不会改变.
*/
private class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {
ListItr(int index) {
super();
cursor = index;
}
public boolean hasPrevious() {
return cursor != 0;
}
public int nextIndex() {
return cursor;
}
public int previousIndex() {
return cursor - 1;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E previous() {
checkForComodification();
int i = cursor - 1;
if (i < 0)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i;
return (E) elementData[lastRet = i];
}
public void set(E e) {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.set(lastRet,e);//保证了只更新上一次被访问元素位置的值.
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
public void add(E e) {
checkForComodification();
try {
int i = cursor;
ArrayList.this.add(i,e);
cursor = i + 1;//保证了不访问新增的元素值
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
}
/**
* 接下来是对subList()方法的介绍.读懂了上面所有的代码,再看下面这些简直太容易了.
* 但是但是但是,重要事情说三遍:
* 还是有要非常注意的地方,也是容易引起误解的地方:
* subList()这个方法,功能是返回指定列表的部分视图;
* 但是,它不是在java堆中新开辟的一个list对象,而是一个原列表视图的一部分，因此不管这两个列表谁发生了变化,都会体现在另一个列表上面.
* 这就和数据库中的视图一样,对视图的操作其实最终还是对生成视图的基本表的操作,而对于基本表的操作导致数据发生改变时,也会体现在视图上面.
*/
public List<E> subList(int fromIndex,int toIndex) {
subListRangeCheck(fromIndex,size);
return new SubList(this,toIndex);
}
static void subListRangeCheck(int fromIndex,int toIndex,int size) {
if (fromIndex < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException("fromIndex = " + fromIndex);
if (toIndex > size)
throw new IndexOutOfBoundsException("toIndex = " + toIndex);
if (fromIndex > toIndex)
throw new IllegalArgumentException("fromIndex(" + fromIndex +
") > toIndex(" + toIndex + ")");
}
private class SubList extends AbstractList<E> implements RandomAccess {
private final AbstractList<E> parent;
private final int parentOffset;
private final int offset;
int size;
SubList(AbstractList<E> parent,int offset,int fromIndex,int toIndex) {
this.parent = parent;//设置了父类,从而为后面基于父类的操作做了准备工作
this.parentOffset = fromIndex;
this.offset = offset + fromIndex;
this.size = toIndex - fromIndex;
this.modCount = ArrayList.this.modCount;
}
public E set(int index,E e) {
rangeCheck(index);
checkForComodification();
E oldValue = ArrayList.this.elementData(offset + index);
ArrayList.this.elementData[offset + index] = e;
return oldValue;
}
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
checkForComodification();
return ArrayList.this.elementData(offset + index);
}
public int size() {
checkForComodification();
return this.size;
}
public void add(int index,E e) {
rangeCheckForAdd(index);
checkForComodification();
parent.add(parentOffset + index,e);//为父类增加一个值
// this.modCount = parent.modCount; //更改父类的结构改变计数器
this.size++;
}
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);
checkForComodification();
E result = parent.remove(parentOffset + index);//为父类删除一个值
//this.modCount = parent.modCount;//更改父类的结构改变计数器
this.size--;
return result;
}
protected void removeRange(int fromIndex,int toIndex) {
checkForComodification();
// parent.removeRange(parentOffset + fromIndex,// parentOffset + toIndex);
// this.modCount = parent.modCount;//更改父类的结构改变计数器
this.size -= toIndex - fromIndex;
}
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(this.size,c);
}
public boolean addAll(int index,Collection<? extends E> c) {
rangeCheckForAdd(index);
int cSize = c.size();
if (cSize==0)
return false;
checkForComodification();
parent.addAll(parentOffset + index,c);//调用父类方法,为父类elementData增加新元素.
//this.modCount = parent.modCount;//更改父类的结构改变计数器
this.size += cSize;
return true;
}
public Iterator<E> iterator() {
return listIterator();
}
public ListIterator<E> listIterator(final int index) {
checkForComodification();
rangeCheckForAdd(index);
final int offset = this.offset;
return new ListIterator<E>() {
int cursor = index;
int lastRet = -1;
int expectedModCount = ArrayList.this.modCount;
public boolean hasNext() {
return cursor != SubList.this.size;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= SubList.this.size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (offset + i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1;
return (E) elementData[offset + (lastRet = i)];
}
public boolean hasPrevious() {
return cursor != 0;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E previous() {
checkForComodification();
int i = cursor - 1;
if (i < 0)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (offset + i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i;
return (E) elementData[offset + (lastRet = i)];
}
//jdk8新增
@SuppressWarnings("unchecked")
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) {
Objects.requireNonNull(consumer);
final int size = SubList.this.size;
int i = cursor;
if (i >= size) {
return;
}
final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (offset + i >= elementData.length) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
while (i != size && modCount == expectedModCount) {
consumer.accept((E) elementData[offset + (i++)]);
}
// update once at end of iteration to reduce heap write traffic
lastRet = cursor = i;
checkForComodification();
}
public int nextIndex() {
return cursor;
}
public int previousIndex() {
return cursor - 1;
}
public void remove() {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
SubList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
expectedModCount = ArrayList.this.modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
public void set(E e) {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.set(offset + lastRet,e);
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
public void add(E e) {
checkForComodification();
try {
int i = cursor;
SubList.this.add(i,e);
cursor = i + 1;
lastRet = -1;
expectedModCount = ArrayList.this.modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
final void checkForComodification() {
if (expectedModCount != ArrayList.this.modCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
};
}
public List<E> subList(int fromIndex,int toIndex) {
subListRangeCheck(fromIndex,size);
return new SubList(this,offset,toIndex);
}
private void rangeCheck(int index) {
if (index < 0 || index >= this.size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private void rangeCheckForAdd(int index) {
if (index < 0 || index > this.size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private String outOfBoundsMsg(int index) {
return "Index: "+index+",Size: "+this.size;
}
private void checkForComodification() {
if (ArrayList.this.modCount != this.modCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
//和上面forEachRemaining基本一样
@Override
public void forEach(Consumer<? super E> action) {
//传入函数接口不为空
Objects.requireNonNull(action);
//获取当前list结构更改次数
final int expectedModCount = modCount;
//获取当前数组elementData
@SuppressWarnings("unchecked")
final E[] elementData = (E[]) this.elementData;
//获取当前ArrayList中元素个数
final int size = this.size;
//对每一个元素执行函数接口定义的操作
for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
action.accept(elementData[i]);
}
//结构改变异常检查
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/**创建一个延迟绑定,快速失效的迭代器Spliterator
* @since 1.8
*/
@Override
public Spliterator<E> spliterator() {
return new ArrayListSpliterator<>(this,-1,0);
}
//基于索引分成两个延迟初始化分割器
//ArrayList分割器,实现了分割器接口
static final class ArrayListSpliterator<E> implements Spliterator<E> {
/**
* 如果ArrayList不可更改,or在结构不可变,我们可以用Arrays.spliterator来实现它们的分隔器.
* 相反，我们在遍历过程中检测到的干扰与实际情况一样多，不会牺牲太多性能
* 我们主要依靠modcounts,但这并不能保证并发冲突,而且有时在线程冲突方面过于保守,但为了在实践中检测到足够的问题这样做是值得的.
*
* 为了做到这一点,* (1)延迟初始化fence,expectedModCount,直到我们需要提交到我们正在检查的状态的最后一点;从而提升准确度.(这
* 并不适用于SubList,它在创建spliterator时,并未使用延迟加载策略)
*
* (2)我们只是在forEach方法的最后进行了并发异常检查.当使用forEach时,我们在action后检测异常,而并非之前.
* 更深层次的CME触发器适用于所有其它的违反假设的情况,例如:null或者给定由于并发导致size特别小的elementData,.
* 这允许forEach在内部循环时,不再做更深层次的检查,简化了lambda表达式的action操作.
* 虽然这需要进行多次检查，但请注意，在list.stream().forEach()的常见情况下，除了forEach本身之外，不会执行任何检查或其他计算.
* 其它一些不常用的方法无法利用stream流提供的大多数优势.
*/
private final ArrayList<E> list;
private int index; // current index,modified on advance/split当前索引,在前进,分割时发生值的更改.
private int fence; // -1 until used; then one past last index,未使用前是-1
private int expectedModCount; // initialized when fence set,当fence设定值时,为其初始化.
/** Create new spliterator covering the given range */
//根据给定的索引范围创建新的分割器.
ArrayListSpliterator(ArrayList<E> list,int origin,int fence,int expectedModCount) {
this.list = list; // OK if null unless traversed
this.index = origin;
this.fence = fence;
this.expectedModCount = expectedModCount;
}
//第一次使用时,为fence初始化
private int getFence() {
int hi; //forEach方法中,一个指定出现的变量.
ArrayList<E> lst;
//如果hi=fence<0
if ((hi = fence) < 0) {
//如果list==null,则fence=0
if ((lst = list) == null)
hi = fence = 0;
//如果list!=null,则fence=list.size; 同时初始化expectedModCount
else {
expectedModCount = lst.modCount;
hi = fence = lst.size;
}
}
//返回fence
return hi;
}
//尝试获取后面一半的分割器.
public ArrayListSpliterator<E> trySplit() {
//hi=fence
//lo=index
//mid=(hi+lo)/2
int hi = getFence(),lo = index,mid = (lo + hi) >>> 1;
//将分隔范围一分为二;如果索引范围太小,则不分割
//如果分割,则返回的分割器范围是:[lo,mid).
return (lo >= mid) ? null : // divide range in half unless too small
new ArrayListSpliterator<E>(list,lo,index = mid,expectedModCount);
}
/**
* 利用传入函数接口,对elementData[index]处理;
* 处理成功:返回true;
* 处理失败:返回false;
*/
public boolean tryAdvance(Consumer<? super E> action) {
//判定函数接口是否为null
if (action == null)
throw new NullPointerException();
//前置索引i,后置分割索引hi
int hi = getFence(),i = index;
//前置索引必须<后置索引,否则返回false
if (i < hi) {
//前置索引+1
index = i + 1;
//获取第一个元素,利用函数接口对其处理
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E)list.elementData[i];
action.accept(e);
//并发异常检查
if (list.modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
return true;
}
return false;
}
//利用传入函数接口,对elementData中每一个元素做处理.
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
int i,hi,mc; // hoist accesses and checks from loop
ArrayList<E> lst; Object[] a;
if (action == null)
throw new NullPointerException();
if ((lst = list) != null && (a = lst.elementData) != null) {
if ((hi = fence) < 0) {
mc = lst.modCount;
hi = lst.size;
}
else
mc = expectedModCount;
if ((i = index) >= 0 && (index = hi) <= a.length) {
for (; i < hi; ++i) {
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) a[i];
action.accept(e);
}
if (lst.modCount == mc)
return;
}
}
throw new ConcurrentModificationException();
}
//预估分割器size
public long estimateSize() {
return (long) (getFence() - index);
}
//ArrayList的SplIterator一些属性值
public int characteristics() {
return Spliterator.ORDERED | Spliterator.SIZED | Spliterator.SUBSIZED;
}
}
@Override
public boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) {
Objects.requireNonNull(filter);
//记录删除元素个数
int removeCount = 0;
//BitSet用每一位存储一个true或者false值,通过set方法设定.
//删除元素位置设为true.
final BitSet removeSet = new BitSet(size);
final int expectedModCount = modCount;
final int size = this.size;
//循环删除
for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
@SuppressWarnings("unchecked")
final E element = (E) elementData[i];
if (filter.test(element)) {
removeSet.set(i);
removeCount++;
}
}
//并发异常检查
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
// shift surviving elements left over the spaces left by removed elements
final boolean anyToRemove = removeCount > 0;
//如果有元素删除,则对elementData数组左移
if (anyToRemove) {
//新size大小
final int newSize = size - removeCount;
for (int i=0,j=0; (i < size) && (j < newSize); i++,j++) {
i = removeSet.nextClearBit(i);//返回值为false的索引,因为这样索引位置处的值没有删除
elementData[j] = elementData[i];
}
//null设定,为GC准备
for (int k=newSize; k < size; k++) {
elementData[k] = null; // Let gc do its work
}
//更新size值
this.size = newSize;
//并发异常检查
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
//结构更改次数+1
modCount++;
}
//返回true:如果有元素删除;反之false
return anyToRemove;
}
//利用传入函数接口,更新elementData中每一个值
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {
Objects.requireNonNull(operator);
final int expectedModCount = modCount;
final int size = this.size;
for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
elementData[i] = operator.apply((E) elementData[i]);
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
modCount++;
}
//根据传入比较器,对ArrayList排序
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public void sort(Comparator<? super E> c) {
final int expectedModCount = modCount;
Arrays.sort((E[]) elementData,c);
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
modCount++;
}
}
（编辑：李大同）
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