Java util之常用数据类型特性盘点 （二）

Java util之常用数据类型特性盘点 （二）

 

出处：http://www.iteye.com/topic/25107

ArrayList是List接口的一个可变长数组实现。实现了所有List接口的操作，并允许存储null值。除了没有进行同步，ArrayList基本等同于Vector。在Vector中几乎对所有的方法都进行了同步，但ArrayList仅对writeObject和readObject进行了同步，其它比如add(Object)、remove(int)等都没有同步。 

 

 

1.存储 

ArrayList使用一个Object的数组存储元素。 
private transient Object elementData[]; 
ArrayList实现了java.io.Serializable接口，这儿的transient标示这个属性不需要自动序列化。下面会在writeObject()方法中详细讲解为什么要这样作。 

 

 

2.add和remove 

 

public boolean add(Object o) 
{ 
    ensureCapacity(size + 1);  // Increments modCount!! 
    elementData[size++] = o; 
    return true; 
} 

 

 

注意这儿的ensureCapacity()方法，它的作用是保证elementData数组的长度可以容纳一个新元素。在“自动变长机制”中将详细讲解。 

	public Object remove(int index)
	{
		RangeCheck(index);
		modCount++;
		Object oldValue = elementData[index];
		int numMoved = size - index - 1;
		if (numMoved > 0)
			System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, numMoved);
		elementData[--size] = null; // Let gc do its work
		return oldValue;
	}

 
RangeCheck()的作用是进行边界检查。由于ArrayList采用一个对象数组存储元素，所以在删除一个元素时需要把后面的元素前移。删除一个元素时只是把该元素在elementData数组中的引用置为null，具体的对象的销毁由垃圾收集器负责。 
modCount的作用将在下面的“iterator()中的同步”中说明。 
注：在前移时使用了System提供的一个实用方法：arraycopy()，在本例中可以看出System.arraycopy()方法可以对同一个数组进行操作，这个方法是一个native方法，如果对同一个数组进行操作时，会首先把从源部分拷贝到一个临时数组，在把临时数组的元素拷贝到目标位置。 

 

 

3.自动变长机制 

在实例化一个ArrayList时，你可以指定一个初始容量。这个容量就是elementData数组的初始长度。如果你使用： 

    ArrayList list = new ArrayList(); 

则使用缺省的容量：10。 

 

	public ArrayList()
	{
		this(10);
	}

 
ArrayList提供了四种add()方法， 

public boolean add(Object o) 

public void add(int index, Object element) 

public boolean addAll(Collection c) 

public boolean addAll(int index, Collection c) 

 
在每一种add()方法中，都首先调用了一个ensureCapacity(int miniCapacity)方法，这个方法保证elementData数组的长度不小于miniCapacity。ArrayList的自动变长机制就是在这个方法中实现的。 

	public void ensureCapacity(int minCapacity)
	{
		modCount++;
		int oldCapacity = elementData.length;
		if (minCapacity > oldCapacity)
		{
			Object oldData[] = elementData;
			int newCapacity = (oldCapacity * 3) / 2 + 1;
			if (newCapacity < minCapacity)
				newCapacity = minCapacity;
			elementData = new Object[newCapacity];
			System.arraycopy(oldData, 0, elementData, 0, size);
		}
	}

 
从这个方法实现中可以看出ArrayList每次扩容，都扩大到原来大小的1.5倍。 
每种add()方法的实现都大同小异，下面给出add(Object)方法的实现： 

	public boolean add(Object o)
	{
		ensureCapacity(size + 1); // Increments modCount!!
		elementData[size++] = o;
		return true;
	}

4.iterator()中的同步 

在父类AbstractList中定义了一个int型的属性：modCount，记录了ArrayList结构性变化的次数。 

    protected transient int modCount = 0; 

在ArrayList的所有涉及结构变化的方法中都增加modCount的值，包括：add()、remove()、addAll()、removeRange()及clear()方法。这些方法每调用一次，modCount的值就加1。 
注：add()及addAll()方法的modCount的值是在其中调用的ensureCapacity()方法中增加的。 

AbstractList中的iterator()方法（ArrayList直接继承了这个方法）使用了一个私有内部成员类Itr，生成一个Itr对象（Iterator接口）返回： 

	public Iterator iterator()
	{
		return new Itr();
	}

 
Itr实现了Iterator()接口，其中也定义了一个int型的属性：expectedModCount，这个属性在Itr类初始化时被赋予ArrayList对象的modCount属性的值。 

    int expectedModCount = modCount; 

注：内部成员类Itr也是ArrayList类的一个成员，它可以访问所有的AbstractList的属性和方法。理解了这一点，Itr类的实现就容易理解了。 

在Itr.hasNext()方法中： 

 

	public boolean hasNext()
	{
		return cursor != size();
	}

 
调用了AbstractList的size()方法，比较当前光标位置是否越界。 

在Itr.next()方法中，Itr也调用了定义在AbstractList中的get(int)方法，返回当前光标处的元素： 

	public Object next()
	{
		try
		{
			Object next = get(cursor);
			checkForComodification();
			lastRet = cursor++;
			return next;
		}
		catch (IndexOutOfBoundsException e)
		{
			checkForComodification();
			throw new NoSuchElementException();
		}
	}

 
注意，在next()方法中调用了checkForComodification()方法，进行对修改的同步检查： 

	final void checkForComodification()
	{
		if (modCount != expectedModCount)
			throw new ConcurrentModificationException();
	}

 
现在对modCount和expectedModCount的作用应该非常清楚了。在对一个集合对象进行跌代操作的同时，并不限制对集合对象的元素进行操作，这些操作包括一些可能引起跌代错误的add()或remove()等危险操作。在AbstractList中，使用了一个简单的机制来规避这些风险。这就是modCount和expectedModCount的作用所在。 

 

 

5.序列化支持 

ArrayList实现了java.io.Serializable接口，所以ArrayList对象可以序列化到持久存储介质中。ArrayList的主要属性定义如下： 

private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L; 

private transient Object elementData[]; 

private int size; 

可以看出serialVersionUID和size都将自动序列化到介质中，但elementData数组对象却定义为transient了。也就是说ArrayList中的所有这些元素都不会自动系列化到介质中。为什么要这样实现？因为elementData数组中存储的“元素”其实仅是对这些元素的一个引用，并不是真正的对象，序列化一个对象的引用是毫无意义的，因为序列化是为了反序列化，当你反序列化时，这些对象的引用已经不可能指向原来的对象了。所以在这儿需要手工的对ArrayList的元素进行序列化操作。这就是writeObject()的作用。 

	private synchronized void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) throws java.io.IOException
	{
		// Write out element count, and any hidden stuff
		s.defaultWriteObject();
		// Write out array length
		s.writeInt(elementData.length);
		// Write out all elements in the proper order.
		for (int i = 0; i < size; i++)
			s.writeObject(elementData[i]);
	}

 
这样元素数组elementData中的所以元素对象就可以正确地序列化到存储介质了。 
对应的readObject()也按照writeObject()方法的顺序从输入流中读取： 

	private synchronized void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws java.io.IOException, ClassNotFoundException
	{
		// Read in size, and any hidden stuff
		s.defaultReadObject();
		// Read in array length and allocate array
		int arrayLength = s.readInt();
		elementData = new Object[arrayLength];
		// Read in all elements in the proper order.
		for (int i = 0; i < size; i++)
			elementData[i] = s.readObject();
	}

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2011-02-24 daivd.wang