【Java容器（jdk17）】ArrayList深入源码，就是这么简单

前言：
个人觉得看源代码会增进不少知识，一直都是看别人写的博客中的代码片段，没自己静下心来去看过，接下来体验体验源码的快乐。

一、ArrayList源码解析

对 ArrayList 相应关系有了大致的了解后，咱由外到里依次深入。

1. MIXIN 的混入

ArrayList 利用 MIXIN 的思想，实现了多继承。

说明其实现的接口：

1. Serializable接口：使得ArrayList 支持序列化和反序列化。
2. RandomAccess接口：该接口是一个标记接口，意在标明ArrayList 具备快速随机访问的能力，使用for 会比使用 迭代器（iterator）访问速度要快。LinkedList 那边即不具备这种能力，所以不存在这种标记（原因是因为LinkedList 底层是链表，访问都是从根到尾的，所以它使用迭代器会更快）。
3. Cloneable接口：也是一个标记接口，实现了它便可以去重写Object 下的clone 方法，利于对象进行创建副本。（注意：是ArrayList 实现了Cloneable接口，当利用多态向上转型为List 时，是不可以使用的。）

下面是 ArrayList 内部重写的 clone 方法的代码。

/*** Returns a shallow copy of this {@code ArrayList} instance.  (The* elements themselves are not copied.)** @return a clone of this {@code ArrayList} instance*/public Object clone() {try {ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);v.modCount = 0;return v;} catch (CloneNotSupportedException e) {// this shouldn't happen, since we are Cloneablethrow new InternalError(e);}}

emmmm…这里我不知道返回值的数据类型不直接为 ArrayList，一般我去重写的话就会直接。。。

2. 属性说明

3. 构造方法

ArrayList 有三个构造方法，俩有参，一无参的。

第三个描述的那个构造方法如何使用呢 ？

由于Arrays.asList() 得到的集合固定大小的，是由Arrays内部类所实例化的，是没有 clone(),add(),remove(),clear()等这样的动态操作的，但如果想要使用这种动态操作怎么办呢？

那咱就可以利用这个构造方法，看代码更清晰：

		String[] s = {"xx","yy"};//List<String> xxx = Arrays.asList(s);//xxx.add("mm"); /*这里运行最后是会报异常的，这是因为Arrays 里面有个ArrayList 的内部类，它没有重写add和remove等方法。但没运行是不会爆红的，虽然没有重写那些方法，但该内部类继承了AbstractList，这个类里面这些方法不是抽象的...*/List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(s));list.add("mm");list.forEach(System.out::println);// 正常输出

4. 其他方法（核心）

先不说方法，先说说类里面实现的Iterator接口和它的子接口，ListIterator接口。（虽然ArrayList 实例对象用迭代器的话比较少，但是量变质不变，LinkedList 可以用啊）。

iterator 和 listIterator 方法

• 看看Iterator 接口的实现类 Itr 内部吧：

• 再来看看 ListIterator 接口实现类 ListItr（继承了Itr） 的内部吧：

这里继承，所以forEachRemaining方法也是可以使用的。

有了 listIterator() ， 不会还有人用 iterator() 吧。注意ListIterator 只在List 集合中出现了哦，也就是 Vector、ArrayList、LinkedList、Stack这样的。

也可以看看 JAVA中ListIterator和Iterator详解与辨析 这篇博客对其的一些解释。

add方法

add 对外提供的方法有俩，add(E e)和add(int index, E e)。它俩有公共的点是，判断类内定义的elementData数组长度是否和元素size（个数）相匹配，是否需要扩容。
也就是说它们俩有一个共同的方法，让elementData扩容。咋括滴勒，咱来看看这个grow方法内部。

咱看别人博客都说是1.5倍扩容的，但是是怎么个扩容呢？下面看源码分析分析。

通过调用 ArraysSupport类中的newLength方法，我们获得newCapacity后，通过Arrays.copyOf完成扩容。

• 先来看看ArraysSupport类中的newLength方法。（1.5倍的由来）

• 再来看看Arrays.copyOf方法调用吧：

它内部用的是System.arraycopy这个方法。这是核心啊，我觉得这也是ArrayList 性能要比较好的关键。这玩意将数据复制给一个副本然后返回给elementData数组。arraycopy 是本地（native）方法。它强在它是浅拷贝，它是直接拷贝所存放的地址，而不是像深拷贝那样重新分配内存。

有关浅拷贝和深拷贝，可以看看这篇《浅拷贝和深拷贝》，或者我写的这篇《clone方法》。

了解完如何扩容之后，再来看看俩方法的具体实现：

• add(E e)

• add(int index,E e)

remove 方法

remove 方法也有两种对外提供，remove(int index)，remove(Object obj)。

它们都是根据索引去调用内部的 fastRemove(Object[] es, int i)方法去进行移除。也是调用System下面的arraycopy方法，然后把那个设置为空（null），让GC回收。

咱先来看看 fastRemove 方法的实现吧：

• remove(int index)

• remove(Object obj)

有关 mark 标记的使用可以看这篇博客《mark标号》。

从代码可以看出，不管传入的参数是空还是非空，都会对 elementData 进行操作进行删除。

sort方法

从jdk1.8 后，List接口就引入了sort 这个默认方法。

• List 中的 sort 方法：

• ArrayLIst 重写的 sort 方法（重写的原因很简单，ArrayList内部本就是动态数组所构的，用迭代器去重写对元素进行设置纯属是多余）：

及其舒适简单。

可以直接用LIst集合中的sort了，其实调用Collections 工具类中的sort 方法，最后还是会回到List 集合中，还不如直接使用呢。

其他

还有一些常用的 方法，比如：

• set(int index,E element)
• isEmpty()
• get(int index)
• indexOf(Object)
• lastIndexOf(Object)
• clear()
• toArray()
• contains()
• trimToSize() 还是通过Arrays.copyOf 将数组长度变成和数组元素个数（size）一致，可以减少空间的损失。
• …

理解了 ArrayList 的本质，这些方法的实现其实自己想也想的出来。

二、ArrayList 为什么是线程不安全的？体现哪些方面呢？

可以看看这篇博客写的几点线程不安全的情况以及其测试。

《ArrayList为什么线程不安全 线程不安全体现在哪些方面 源码角度分析其具体原因》

三、ArrayList 细节汇总

• ArrayList 是基于动态数组实现的，当进行插入或删除操作的时候，都会进行数组的拷贝复制。
• ArrayList 它很多地方是分步进行操作的，**而且内部元素也是可以为 null 的。**它不是线程安全的。
• ArrayList 删除元素时，只会改变元素的个数（size），而不会改变容量（elementData.length），如果想要更改，可以调用trimToSize()方法，它会给你改成和元素个数一样的值。