Java ArrayList 内部工作原理

什么是 ArrayList？

在 Java 中，ArrayList 是一个可调整大小的数组实现。ArrayList 动态扩展，确保总有空间添加更多元素。Object 类数组作为 ArrayList 的底层数据结构。在 Java 中，ArrayList 类有三个构造函数。它自己有 readObject 和 writeObject 方法。ArrayList 的 Object 数组是临时的。它实现了 RandomAccess、Cloneable 和 java.io。以及支持序列化（Java 中的标记接口）。

ArrayList 中的元素保存在哪里？

ArrayList 是一个 Object 类数组，定义如下：

许多程序员可能想知道为什么它是临时的，为什么不直接序列化 ArrayList。

序列化 ArrayList 没有难度，因为它有自己的 readObject 和 writeObject 过程版本，这就是为什么这个 Object 数组是临时的。

创建 ArrayList 时会发生什么？

要在 Java 中创建 ArrayList，有三个构造函数。

1. public ArrayList(int initialCapacity)： 使用此构造函数时，我们可以提供一个初始容量，而不是依赖 ArrayList 类中定义的默认容量。

例如

ArrayList 类中的代码如下：

其中 EMPTY_ELEMENTDATA 定义为：

很明显，如果提供的容量大于零，则 elementData 数组将以该容量创建，但如果提供的容量为零，则 elementData 数组将以一个空的 Object 数组创建。当添加第一个元素时，ArrayList 将扩展。

2. public ArrayList()： ArrayList 类的默认构造函数用于创建 ArrayList，如下所示：

ArrayList 类中默认构造函数的代码如下：

其中 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 定义为：

如上所述，它最初将使用一个空数组初始化，只有在向列表中添加第一个元素时才会增长。

3. public ArrayList(Collection<? extends E> c)： 如果我们想创建一个包含指定集合元素的列表，我们可以使用此构造函数。在此构造函数中，会检查传递的集合的长度，如果长度大于零，则使用 Arrays.copyOf 方法将集合复制到 elementData 数组。

ArrayList 如何自动增长？

当我们向 ArrayList 添加一个元素时，它首先检查数组是否有足够的容量来容纳新元素。如果没有，则计算新容量，该容量比前一个容量高 50%，然后将数组按该量扩展（实际上使用 Arrays.copyOf 返回原数组并增加到新长度）。

以下 Java 代码演示了 Java ArrayList 的实现：

其中 DEFAULT_CAPACITY 定义为：

如上所述，决定是否需要扩展数组，如果需要，则调用 grow 函数。

注意，直到 Java 6，新容量的计算如下：

它还将通过右移运算符增加前一个容量的 50%。

让我们通过一个 Java 程序来理解。

Test.java

输出

5  

如果默认容量设置为 10，

它将返回 15

如果从 ArrayList 中删除元素会怎样？

当从 Java 中的 ArrayList 中删除元素时，必须使用 remove (int I（即使用索引）或 remove (Object o) 来填充底层数组中由元素删除产生的间隙。通过将任何后续组件向左移动来实现这一点（将其索引减一）。这是通过 System.arrayCopy 方法完成的。

源位置是 index+1，而目标位置是 index。由于索引处的元素已被删除，因此从 index+1 开始的元素被移动到从 index 开始的目标位置。