简说 ArrayList/Vector 的底层代码

ArrayList

ArrayList 实现于 ListRandomAccess 接口。可以插入空数据,也支持随机访问。

ArrayList 相当于动态数据,其中最重要的两个属性分别是: elementData 数组,以及 size 大小。 在调用 add() 方法的时候:

	public boolean add(E e) {
		ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
		elementData[size++] = e;
		return true;
	}
  • 首先进行扩容校验。

  • 将插入的值放到尾部,并将 size + 1 。

如果是调用 add(index,e) 在指定位置添加的话:

	public void add(int index, E element) {
		rangeCheckForAdd(index);

		ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
		// 复制,向后移动
		System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
						 size - index);
		elementData[index] = element;
		size++;
	}
  • 也是首先扩容校验。

  • 接着对数据进行复制,目的是把 index 位置空出来放本次插入的数据,并将后面的数据向后移动一个位置。

其实扩容最终调用的代码:

	private void grow(int minCapacity) {
		// overflow-conscious code
		int oldCapacity = elementData.length;
		int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
		if (newCapacity - minCapacity < 0)
			newCapacity = minCapacity;
		if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
			newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
		// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
		elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
	}

也是一个数组复制的过程。

总结

由此可见 ArrayList 的主要消耗是数组扩容以及在指定位置添加数据,在日常使用时最好是指定大小,尽量减少扩容。更要减少在指定位置插入数据的操作。

序列化

由于 ArrayList 是基于动态数组实现的,所以并不是所有的空间都被使用。因此使用了 transient 修饰,可以防止被自动序列化。

transient Object[] elementData;

因此 ArrayList 自定义了序列化与反序列化:

	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.
		// 只序列化了被使用的数据
		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
			ensureCapacityInternal(size);

			Object[] a = elementData;
			// Read in all elements in the proper order.
			for (int i=0; i<size; i++) {
				a[i] = s.readObject();}
		}
	}

当对象中自定义了 writeObjectreadObject 方法时,JVM 会调用这两个自定义方法来实现序列化与反序列化。

从实现中可以看出 ArrayList 只序列化了被使用的数据。

Vector

Vector 也是实现于 List 接口,底层数据结构和 ArrayList 类似, 也是一个动态数组存放数据。不过是在 add() 方法的时候使用 synchronized 进行同步写数据,但是开销较大,所以 Vector 是一个同步容器并不是一个并发容器

以下是 add() 方法:

	public synchronized boolean add(E e) {
		modCount++;
		ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
		elementData[elementCount++] = e;
		return true;
	}

以及指定位置插入数据:

	public void add(int index, E element) {
		insertElementAt(element, index);
	}
	public synchronized void insertElementAt(E obj, int index) {
		modCount++;
		if (index > elementCount) {
			throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index
													 + ">" + elementCount);}
		ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
		System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, elementCount - index);
		elementData[index] = obj;
		elementCount++;
	}