计算机毕业设计|计算机毕业论文|Java 集合系列03之 ArrayList详细介绍(源码解析)和使用示例

ArrayList 是一个数组队列，相当于 动态数组。与Java中的数组相比，它的容量能动态增长。它继承于AbstractList，实现了List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable这些接口。
ArrayList 继承了AbstractList，实现了List。它是一个数组队列，提供了相关的添加、删除、修改、遍历等功能。
ArrayList 实现了RandmoAccess接口，即提供了随机访问功能。RandmoAccess是java中用来被List实现，为List提供快速访问功能的。在ArrayList中，我们即可以通过元素的序号快速获取元素对象；这就是快速随机访问。稍后，我们会比较List的“快速随机访问”和“通过Iterator迭代器访问”的效率。
ArrayList 实现了Cloneable接口，即覆盖了函数clone()，能被克隆。
ArrayList 实现java.io.Serializable接口，这意味着ArrayList支持序列化，能通过序列化去传输。

和Vector不同，ArrayList中的操作不是线程安全的。所以，建议在单线程中才使用ArrayList，而在多线程中可以选择Vector或者CopyOnWriteArrayList。

java.lang.Object
   ↳     java.util.AbstractCollection<E>          ↳     java.util.AbstractList<E>                ↳     java.util.ArrayList<E>public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {}

为了更了解ArrayList的原理，下面对ArrayList源码代码作出分析。ArrayList是通过数组实现的，源码比较容易理解。

  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     // 保存ArrayList中数据的数组  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         // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)  35         if (elementData.getClass() != Object[].class) 36             elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); 37     } 38  39  40     // 将当前容量值设为 =实际元素个数  41     public void trimToSize() { 42         modCount++; 43         int oldCapacity = elementData.length; 44         if (size < oldCapacity) { 45             elementData = Arrays.copyOf(elementData, size); 46         } 47     } 48  49  50     // 确定ArrarList的容量。 51     // 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”  52     public void ensureCapacity(int minCapacity) { 53         // 将“修改统计数”+1  54         modCount++; 55         int oldCapacity = elementData.length; 56         // 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”  57         if (minCapacity > oldCapacity) { 58             Object oldData[] = elementData; 59             int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1; 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     // 返回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的模板数组。所谓模板数组，即可以将T设为任意的数据类型 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 }

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总结：
(01) ArrayList 实际上是通过一个数组去保存数据的。当我们构造ArrayList时；若使用默认构造函数，则ArrayList的默认容量大小是10。
(02) 当ArrayList容量不足以容纳全部元素时，ArrayList会重新设置容量：新的容量=“(原始容量x3)/2 + 1”。
(03) ArrayList的克隆函数，即是将全部元素克隆到一个数组中。
(04) ArrayList实现java.io.Serializable的方式。当写入到输出流时，先写入“容量”，再依次写入“每一个元素”；当读出输入流时，先读取“容量”，再依次读取“每一个元素”。