【JAVA - List类 - 啃烂ArrayList】ArrayList的源码分析及方法实现

愿每个人都能遵循自己的时钟，做不后悔的选择

大家好，这里是新一，请多关照🙈🙉🙊。在本篇博客中，新一将会为大家介绍JAVA数据结构 - List源码分析及模拟实现，干货满满哟。（以下结果均在IDEA中编译）希望在方便自己复习的同时也能帮助到大家。😜😜😜🥇🥈🥉

废话不多说，直接进入我们的文章。

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一.🌕 List的使用

👇👇👇
List官方文档戳这里
Array官方文档戳这里
LinkedList官方文档戳这里

1.1🍂 List常见方法

1.1.1 🍃 initialize && add

public static void main(String[] args) {
        //初始化
        List<String> list1 = new ArrayList<>(20);
        ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();

        //添加元素
        list2.add("hello");
        list2.add("bit");
        list2.add("world");
        System.out.println(list2);
        System.out.println("========");

        //指定位置添加元素
        list2.add(0,"a");
        list2.add(4,"g");
        System.out.println(list2);
        System.out.println("========");

        //使用另外一个ArrayList对list3进行初始化,类型必须相同
        ArrayList<String> list3 = new ArrayList<>(list2);
        System.out.println(list3);
        System.out.println("========");

        //list3中尾插list2中的所有元素
        list3.addAll(list2);
        System.out.println(list3);
    }
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1.1.2 🍃 remove && clear

public static void main(String[] args){
        //初始化
        ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();

        //添加元素
        list2.add("hello");
        list2.add("bit");
        list2.add("world");
        System.out.println(list2);
        System.out.println("========");

        //remove指定位置元素
        list2.remove(0);
        list2.remove(1);
        System.out.println(list2);
        System.out.println("========");

        //remove出现的第一个关键字
        list2.add("a");
        list2.add("bit");
        list2.remove("bit");
        System.out.println(list2);
        System.out.println("========");
        
        //clear 整个list
        list2.clear();
        System.out.println(list2);
    }
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1.1.3 🍃 get && set

public static void main(String[] args) {
        //初始化
        ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();

        //添加元素
        list2.add("hello");
        list2.add("bit");
        list2.add("world");
        System.out.println(list2);
        System.out.println("========");

        //get 指定位置元素
        System.out.println(list2.get(0));
        System.out.println(list2.get(2));
        System.out.println("========");

        //set指定位置元素
        list2.set(0,"a");
        list2.set(2,"g");
        System.out.println(list2);
    }
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1.1.4 🍃 contains && indexOf

 public static void main(String[] args) {
        //初始化
        List<String> list = new ArrayList<>();


        //添加元素
        list.add("hello");
        list.add("bit");
        list.add("bit");
        list.add("world");
        System.out.println(list);
        System.out.println("========");

        //判断字段是否在线性表中
        System.out.println(list.contains("bit"));
        System.out.println("========");

        //返回字段所在的下标
        System.out.println(list.indexOf("bit"));//从头找
        System.out.println(list.lastIndexOf("bit"));//从尾找
        
    }
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1.1.5 🍃 subList

public static void main(String[] args) {
        //初始化
        List<String> list = new LinkedList<>();


        //添加元素
        list.add("hello");
        list.add("bit");
        list.add("bit");
        list.add("world");
        System.out.println(list);
        System.out.println("========");

        //截取部分list - 左闭右开区间
        List<String> list1 = list.subList(0,1);
        System.out.println(list1);
    }
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1.2🍂 List迭代器

我们目前已知的LIST打印方法有两种：循环遍历、toString方法，但除此之外我们还有迭代器打印：

1.2.1 🍃 迭代器打印

public static void main(String[] args) {
        System.out.println("=====toString===");
        ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();
        list2.add("hello");
        list2.add("bit");
        list2.add("haha");
        System.out.println(list2);
        
        System.out.println("====for..each===");
        for (String str:list2
             ) {
            System.out.print(str + " ");
        }
        System.out.println();
        
        System.out.println("======for..=====");
        for (int i = 0; i < list2.size(); i++) {
            System.out.print(list2.get(i) + " ");
        }
        System.out.println();
        
        System.out.println("======迭代器=====");
        Iterator<String> it = list2.iterator();
        while (it.hasNext()){
            System.out.print(it.next() + " ");
        }
        System.out.println();
        
        System.out.println("==迭代器List用===");
        ListIterator<String> listIterator = list2.listIterator();
        while (listIterator.hasNext()){
            System.out.print(listIterator.next() + " ");
        }

    }
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1.2.2 🍃 迭代器比较

我们通过查询官方文档可知，Iterator迭代器没有add方法，而ListIterator迭代器有add方法，两者的共同点是都有remove方法

public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();
        list2.add("hello");
        list2.add("bit");
        list2.add("haha");

        ListIterator<String> it = list2.listIterator();
        while (it.hasNext()){
            String ret = it.next();
            if (ret.equals("hello")) {
                it.add("ag");//使用了迭代器修改list2其中元素,指针指向ag
            }else {
                System.out.print(ret + " ");
            }
        }
        System.out.println();
        System.out.println(list2);
    }
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那么我们可不可以用ArrayList自己的add方法呢？

 public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();
        list2.add("hello");
        list2.add("bit");
        list2.add("haha");

        ListIterator<String> it = list2.listIterator();
        while (it.hasNext()){
            String ret = it.next();//必须先迭代next所有元素，才能用remove删除
            if (ret.equals("hello")) {
                list2.add("ag");
            }else {
                System.out.print(ret + " ");
            }
        }
        System.out.println();
        System.out.println(list2);
    }
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此时我们发现代码报错了，这是因为我们的ArrayList是线程不安全的，要想直接用对象的add方法，我们就只能用CopyOnWriteArrayList，它是线程安全的

public static void main(String[] args) {
        //ArrayList - 线程不安全 CopyOnWriteArrayList - 线程安全
        //ArrayList list2 = new ArrayList<>();
        CopyOnWriteArrayList list2 = new CopyOnWriteArrayList();
        list2.add("hello");
        list2.add("bit");
        list2.add("haha");

        System.out.println("==迭代器List用===");
        ListIterator<String> listIterator = list2.listIterator();
        while (listIterator.hasNext()){
            //用了CopyOnWriteArrayList抛异常
            String ret = listIterator.next();
            if (ret.equals("hello")) {
                //listIterator.add("ag");
                list2.add("ag");
            } else{
                System.out.print(ret + " ");
            }
        }
        System.out.println();
        System.out.println(list2);
    }
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此时我们发现打印结果正确了；

二.🌕 ArrayList源码分析

2.1🍂 未初始化List空间大小分析

不知道友友们想过一个问题没，当我们初始化不给定ArrayList空间时，它的默认空间是多少？0？

ArrayList<String> list2 = new ArrayList<>();//0?
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Ctrl + 点击ArrayList

我们此时看到它定义了一个10的常量，还定义了一个空数组，它没事儿定义它干嘛？这其中必有蹊跷，我们往下拉查看它的构造方法

谜底揭晓，但数组空间为0时，它就会将顺序表初始化为一个空间为0的数组，那么那个空间大小为10的常量是干嘛的？

2.2🍂 add方法源码分析

这就需要我们看看它的源码。看谁的？当然是add方法的，因为只有它添加元素时，才能看到其中的细节。

Ctrl + 点击add

此处我们看到它实现了一个方法，然后直接就开始添加了？？！！我们想它都不判满的吗？而满后我们前面实现的顺序表是用的copyOf进行扩容,这方法其中必有猫腻

Ctrl + 点击ensureCapacityInternal

我们看到它传了一个方法的返回值到另一个方法中，我们先看看外内层方法是干嘛的
Ctrl + 点击calculateCapacity

谜底揭晓，当我们添加元素时，数组空间才会被初始化为10，不添加元素，数组空间还是原先的0

那么它是怎么扩容的呢？我们看看外层方法

Ctrl + 点击ensureExplicitCapacity

我们看到它其中的if语句，如果传入的参数大于了数组长度执行方法grow

Ctrl + 点击grow

终于我们看到了什么？？！！Arrays.copyOf，至此我们便理解了ArrayList的add方法

想对大家说的话

家人们，学到这里我们的JAVA的List方法已经全部弄懂啦，🥳🥳🥳，后续新一会持续更JAVA的有关内容，学习永无止境，技术宅，拯救世界！