一、成员变量
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; // 默认容量private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; // 空实例的空数组对象private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {}; // 也是空数组对象，用于计算添加第一个元素时要膨胀多少transient Object[] elementData; // 存储内容的数组private int size; // 存储的数量
其中elementData被声明为了transient，那么ArrayList是如何实现序列化的呢？
查看writeObject和readObject的源码如下：
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();
}
}private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
// Read in size, and any hidden stuff
s.defaultReadObject();
// Read in capacity
s.readInt(); // ignored
if (size > 0) { // be like clone(), allocate array based upon size not capacity
int capacity = calculateCapacity(elementData, size);
SharedSecrets.getJavaOISAccess().checkArray(s, Object[].class, 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();
}
}
}
可以看到在序列化的时候是把elementData里面的元素逐个取出来放到ObjectOutputStream里面的；而在反序列化的时候也是把元素逐个拿出来放回到elementData里面的；
这样繁琐的操作，其中最重要的一个好处就是节省空间，因为elementData的大小是大于ArrayList中实际元素个数的。所以没必要将elementData整个序列化。
二、构造函数
ArrayList的构造函数主要就是要初始化elementData和size，但是其中有一个还有点意思
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;
}
}
可以看到在Collection.toArray()之后又判断了他的Class类型是不是Object[].class，这个也注释了是一个bug，那么在什么情况下会产生这种情况呢？
// test 6260652private static void test04() {
List<String> list = Arrays.asList("111", "222", "333");
System.out.println(list.getClass());
Object[] objects = list.toArray();
System.out.println(objects.getClass());
}
打印：class java.util.Arrays$ArrayListclass [Ljava.lang.String;
这里可以看到objects的class居然是[Ljava.lang.String，同时这里的ArrayList是java.util.Arrays.ArrayList
// java.util.Arrays.ArrayListpublic static <T> List<T> asList(T... a) { return new ArrayList<>(a);
}private static class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements RandomAccess, java.io.Serializable { private final E[] a;
ArrayList(E[] array) {
a = Objects.requireNonNull(array);
}
...
}
从以上例子可以看到，由于直接将外部数组的引用直接赋值给了List内部的数组，所以List所持有的数组类型是未知的。之前讲过数组是协变的，不支持泛型，所以只有值运行时再知道数组的具体类型，所以导致了以上的bug；难怪《Effective Java》里面讲数组的协变设计，不是那么完美。
三、常用方法
由于ArrayList是基于数组的，所以他的api基本都是基于System.arraycopy()实现的；
public static native void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length);
可以看到这是一个native方法，并且JVM有对这个方法做特殊的优化处理，
private static void test05() { int[] s1 = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; int[] s2 = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
System.arraycopy(s1, 3, s2, 6, 2);
System.out.println(Arrays.toString(s1));
System.out.println(Arrays.toString(s2));
}
打印：
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]
[1, 2, 3, 4, 5, 6, 4, 5, 9]private static void test06() { int[] s1 = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; int[] s2 = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
System.arraycopy(s1, 3, s2, 6, 5);
System.out.println(Arrays.toString(s1));
System.out.println(Arrays.toString(s2));
}// 抛出异常`java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException`private static void test07() { int[] s1 = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9}; int[] s2 = {1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9};
System.arraycopy(s1, 8, s2, 5, 3);
System.out.println(Arrays.toString(s1));
System.out.println(Arrays.toString(s2));
}// 抛出异常`java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException`
从上面的测试可以了解到：
System.arraycopy()就是将源数组的元素复制到目标数组中，如果源数组和目标数组是同一个数组，就可以实现数组内元素的移动，
源数组和目标数组的下标越界，都会抛出
ArrayIndexOutOfBoundsException。
同时在ArrayList进行数组操作的时候都会进行安全检查，包括下标检查和容量检查
// 容量检查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);
}
}
四、迭代方式
1. 随机访问
由于ArrayList实现了RandomAccess接口，它支持通过索引值去随机访问元素。
for (int i=0, len = list.size(); i < len; i++) {
String s = list.get(i);
}
2. 迭代器遍历
这其实就是迭代器模式
Iterator iter = list.iterator();while (iter.hasNext()) {
String s = (String)iter.next();
}
3. 增强for循环遍历
这其实是一个语法糖
for (String s : list) {
...
}
4. 增强for循环遍历的实现
对于
ArrayList
public void test_List() {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("a");
list.add("b"); for (String s : list) {
System.out.println(s);
}
}
使用javap -v 反编译
Code: stack=2, locals=4, args_size=1... 27: invokeinterface #7, 1 // InterfaceMethod java/util/List.iterator:()Ljava/util/Iterator; 32: astore_2 33: aload_2 34: invokeinterface #8, 1 // InterfaceMethod java/util/Iterator.hasNext:()Z...
这里可以很清楚的看到，其实是通过Iterator迭代器实现的
对于
Array
public void test_array() {
String[] ss = {"a", "b"}; for (String s : ss) {
System.out.println(s);
}
}
使用javap -v 反编译
Code: stack=4, locals=6, args_size=1 0: iconst_2 1: anewarray #2 // class java/lang/String 4: dup 5: iconst_0 6: ldc #3 // String a 8: aastore 9: dup 10: iconst_1 11: ldc #4 // String b 13: aastore 14: astore_1 15: aload_1 16: astore_2 17: aload_2 18: arraylength 19: istore_3 20: iconst_0 21: istore 4 // 将一个数值从操作数栈存储到局部变量表 23: iload 4 // 将局部变量加载到操作栈 25: iload_3 26: if_icmpge 49 29: aload_2 30: iload 4 32: aaload 33: astore 5 35: getstatic #5 // Field java/lang/System.out:Ljava/io/PrintStream; 38: aload 5 40: invokevirtual #6 // Method java/io/PrintStream.println:(Ljava/lang/String;)V 43: iinc 4, 1 46: goto 23 49: return
这里只能到导致看到是在做一些存取操作，但也不是很清楚，所以可以直接反编译成java代码
public void test_array() {
String[] ss = new String[]{"a", "b"};
String[] var2 = ss; int var3 = ss.length;
for(int var4 = 0; var4 < var3; ++var4) {
String s = var2[var4];
System.out.println(s);
}
}
现在就能很清楚的看到其实是通过随机存储（下标访问）的方式实现的；
五、fail-fast机制
fail-fast是说当并发的对容器内容进行操作时，快速的抛出ConcurrentModificationException；但是这种快速失败操作无法得到保证，它不能保证一定会出现该错误，但是快速失败操作会尽最大努力抛出ConcurrentModificationException异常。所以我们程序的正确性不能完全依赖这个异常，只应用于bug检测。
protected transient int modCount = 0;private void checkForComodification() { if (ArrayList.this.modCount != this.modCount) throw new ConcurrentModificationException();
}
在ArrayList的Iterator和SubList中，每当进行内存操作时，都会先使用checkForComodification来检测内容是否已修改。
总结
ArrayList整体来看就是一个更加安全和方便的数组，但是他的插入和删除操作也实在是蛋疼，对于这一点其实可以通过树或者跳表来解决。