Java基础【八】 - 集合 java.uti.ArrayList

ArrayList依赖关系

ArrayList基于数组实现，是一个动态的数组队列,空间(增删)效率不高,时间(查询)效率很高。但是它和Java中的数组又不一样，它的容量可以自动增长。当集合中的元素超出这个容量，便会进行扩容操作。扩容操作也是ArrayList 的一个性能消耗比较大的地方，所以若我们可以提前预知数据的规模，应该指定集合的大小，去构建ArrayList实例，以减少扩容次数，提高效率。或者在需要扩容的时候，手动调用 ensureCapacity(int minCapacity) 方法扩容。

ArrayList继承了AbstractList，实现了RandomAccess、Cloneable和Serializable接口。

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

AbstractList又继承了AbstractCollection实现了List接口，它是一个数组队列，提供了相关的添加、删除、修改、遍历等功能。

public abstract class AbstractList<E> extends AbstractCollection<E> implements List<E> {
    /**
     * Sole constructor.  (For invocation by subclass constructors, typically
     * implicit.)
     */
    protected AbstractList() {
    }

实现了RandomAccess接口，提供了随机访问功能，实际上就是通过下标序号进行快速访问。
实现了Cloneable接口，即覆盖了函数clone()，能被克隆。
实现了Serializable接口，支持序列化，也就意味了ArrayList能够通过序列化传输。

ArrayList依赖关系图

java.lang.Object
   ↳     java.util.AbstractCollection<E>
         ↳     java.util.AbstractList<E>
               ↳     java.util.ArrayList<E>

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {}

ArrayList API

API详解

ArrayList两个重要的属性：elementData 和 size

1、elementData 是"Object[]类型的数组"，它保存了添加到ArrayList中的元素。实际上，elementData是个动态数组，我们能通过构造函数 ArrayList(int initialCapacity)来执行它的初始容量为initialCapacity；如果通过不含参数的构造函数ArrayList()来创建ArrayList，则elementData的容量默认是10。elementData数组的大小会根据ArrayList容量的增长而动态的增长，具体的增长方式，请参考源码分析中的ensureCapacity()函数。
2、size 则是动态数组的实际大小。

ArrayList的源码分析

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
    
    /************************ 属性 **********************************/
    
    //默认初始容量 = 10
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    
    //用于空实例的共享空数组实例。
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

     //存储ArrayList的元素的数组缓冲区。
     //ArrayList的容量是该数组缓冲区的长度。
     //任何空的ArrayList与elementData == EMPTY_ELEMENTDATA将被扩展为添加第一个元素时的DEFAULT_CAPACITY。
     //注：被transient关键字修饰的变量不再能被序列化，一个静态变量不管是否被transient修饰，均不能被序列化。
    private transient Object[] elementData;

    //ArrayList的大小（它包含的元素数量）。
    private int size;
    
    /************************ 构造函数 ********************************/
    
    /**
     * 构造具有指定初始容量的空列表
     * @param  initialCapacity  列表的初始容量
     * @throws IllegalArgumentException 如果指定的初始容量是负数
     */
    public ArrayList(int initialCapacity) {
        super();
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        this.elementData = new Object[initialCapacity];
    }
    
    /**
     * 构造一个初始容量为10的空列表
     */
    public ArrayList() {
        super();
        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
    
    /**
     * 按照集合的迭代器返回的顺序构造包含指定集合的元素的列表
     * @param c 其元素将被放置到此列表中的集合
     * @throws 如果指定的集合为null，则为NullPointerException
     */
    public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        elementData = c.toArray();
        size = elementData.length;
        //判断是否返回Object[].class，若没有返回，则使用Arrays.copyOf 进行转换
        if (elementData.getClass() != Object[].class)
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
    }

/***************************** 方法 ****************************************/

    /**
     *将此 ArrayList 实例的容量修改为列表的当前大小。 
     *应用程序可以使用此操作最小化 ArrayList 实例的存储。
     */
    public void trimToSize() {
        modCount++;//在java.util.AbstractList<E>中定义，用于计算对数组的操作次数
        if (size < elementData.length) {
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
        }
    }

    /**
     * 如有必要，增加此 ArrayList 实例的容量，以确保由最小容量参数指定。
     * @param   minCapacity   所需的最小容量
     */         
    public void ensureCapacity(int minCapacity) {
        int minExpand = (elementData != EMPTY_ELEMENTDATA) ? 0 : DEFAULT_CAPACITY;
        if (minCapacity > minExpand) {
            ensureExplicitCapacity(minCapacity);
        }
    }

    //确保集合内部的容量
     private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }
    
    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

    /**
     *一些虚拟机保留数组中的一些标题字。 
     *尝试分配较大的数组可能会导致OutOfMemoryError：请求的数组大小超过VM限制
     * 注：怕超过VM限制，所以只用 Integer.MAX_VALUE - 8  设置MAX_ARRAY_SIZE的值！
     */
    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
    
    /**
     * 增加容量以确保它至少可以容纳由最小容量参数指定的元素数。
     * @param minCapacity  所需的最小容量
     */
    private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code 溢出-察觉代码
        int oldCapacity = elementData.length; //旧的容量大小
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); //oldCapacity >> 1 : >> 右移 相当于 oldCapacity/2
        if (newCapacity - minCapacity < 0)
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);//看下面的hugeCapacity()方法，数组的最大容量不会超过MAX_ARRAY_SIZE
        // minCapacity通常接近于大小，所以这是一个win：
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);//复制到一个新的数组
    }

    private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
        if (minCapacity < 0) // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
        return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
            Integer.MAX_VALUE :
            MAX_ARRAY_SIZE;
    }
    
    /**
     * 返回此列表中的元素数。获取集合的大小
     * @return 此列表中的元素数
     */
    public int size() {
        return size;
    }

    /**
     * 判断是否为空，如果集合为没有包含任何元素，返回 true 
     */
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    /**
     *如果此列表包含指定的元素，则返回true。 更正式地，
     *当且仅当这个列表包含至少一个元素e使得（o == null？e == *null：o.equals（e））时，
     *返回true。
     * @param o element whose presence in this list is to be tested
     * @return <tt>true</tt> if this list contains the specified element
     */
    public boolean contains(Object o) {
        return indexOf(o) >= 0;
    }

    /**
     *返回此列表中指定元素的第一次出现的索引，如果此列表不包含元素，
     *则返回-1。 更正式地，返回最低索引i，使得（o == null？get（i）== null：o.equals（get（i））），
     *或-1，如果没有这样的索引。
     * 
     *返回：此列表中指定元素的第一次出现的索引，如果此列表不包含元素，则为-1
     */
    public int indexOf(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int i = 0; i < size; i++)
                if (elementData[i]==null)
                    return i;
        } else {
            for (int i = 0; i < size; i++)
                if (o.equals(elementData[i]))
                    return i;
        }
        return -1;
    }

    /**
     * 返回此列表中指定元素的最后一次出现的索引，如果此列表不包含元素，
     *则返回-1。 更正式地，返回最高索引i，使得（o == null？get（i）== null：o.equals（get（i））），
     *或-1如果没有这样的索引。
     *
     *返回：此列表中指定元素的最后一次出现的索引，如果此列表不包含元素，则为-1
     */
    public int lastIndexOf(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int i = size-1; i >= 0; i--)
                if (elementData[i]==null)
                    return i;
        } else {
            for (int i = size-1; i >= 0; i--)
                if (o.equals(elementData[i]))
                    return i;
        }
        return -1;
    }


    /**
     * Returns a shallow copy of this <tt>ArrayList</tt> instance.  (The
     * elements themselves are not copied.)
     * 返回此<tt> ArrayList </ tt>实例的浅拷贝。 （元素本身不被复制。） 
     * @return a clone of this <tt>ArrayList</tt> instance
     */
    public Object clone() { //实现了Cloneable接口，覆盖了函数clone()，能被克隆。
        try {
            @SuppressWarnings("unchecked")
                ArrayList<E> v = (ArrayList<E>) super.clone();
            v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
            v.modCount = 0;
            return v;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            // this shouldn't happen, since we are Cloneable
            // 这不应该发生，因为我们是克隆的
            throw new InternalError();
        }
    }

     /**
     * 以正确的顺序返回包含此列表中所有元素的数组（从第一个元素到最后一个元素）。
     *
     * <p>This method acts as bridge between array-based and collection-based
     * APIs.
     * 此方法充当基于阵列和基于集合的API之间的桥梁
     * @return an array containing all of the elements in this list in
     *         proper sequence
     * 一个包含正确顺序的列表中所有元素的数组
     */
    public Object[] toArray() {
        return Arrays.copyOf(elementData, size);//使用Arrays工具类
    }

    /**
     * Returns the element at the specified position in this list.
     * 返回此列表中指定位置的元素。
     *
     * @param  index index of the element to return
     *      要返回的元素的索引索引
     * @return the element at the specified position in this list
     *      该列表中指定位置的元素
     * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
     */
    public E get(int index) {
        rangeCheck(index);

        return elementData(index);
    }

    /**
     * Replaces the element at the specified position in this list with
     * the specified element.
     * 用指定的元素替换此列表中指定位置处的元素。
     *
     * @param index index of the element to replace
     *       要替换的元素的索引索引
     * @param element element to be stored at the specified position
     *       元素要素存储在指定位置
     * @return the element previously at the specified position
     *       元素先前在指定位置
     * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
     */
    public E set(int index, E element) {
        rangeCheck(index);

        E oldValue = elementData(index);
        elementData[index] = element;
        return oldValue;
    }

    /**
     * Appends the specified element to the end of this list.
     * 将指定的元素追加到此列表的末尾。
     * @param e element to be appended to this list
     * @return <tt>true</tt> (as specified by {@link Collection#add})
     */
    public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!! 增加modCount！用于判断
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

    /**
     * Inserts the specified element at the specified position in this
     * list. Shifts the element currently at that position (if any) and
     * any subsequent elements to the right (adds one to their indices).
     * 在此列表中指定的位置插入指定的元素。 将当前在该位置的元素（如果有）
     * 和任何后续元素向右移（将一个添加到它们的索引）。
     * @param index index at which the specified element is to be inserted
     * @param element element to be inserted
     * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
     */
    public void add(int index, E element) {
        rangeCheckForAdd(index);

        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                         size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }

    /**
     * Removes the element at the specified position in this list.
     * Shifts any subsequent elements to the left (subtracts one from their
     * indices).
     * 删除此列表中指定位置的元素。 将任何后续元素向左移（从它们的索引中减去一个）。
     * @param index the index of the element to be removed
     * @return the element that was removed from the list
     * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
     */
    public E remove(int index) {
        rangeCheck(index);

        modCount++;
        E oldValue = elementData(index);

        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,

    //public static native void arraycopy(Object src,  int  srcPos,
    //                                 Object dest, int destPos,int length); 
    //调用了本地的方法 : 将指定源数组的数组从指定位置开始复制到目标数组的指定位置。

        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work 设置为 null ，让gc去回收

        return oldValue;
    }

    /**
     * Removes the first occurrence of the specified element from this list,
     * if it is present.  If the list does not contain the element, it is
     * unchanged.  More formally, removes the element with the lowest index
     * 从列表中删除指定元素的第一次出现（如果存在）。
     *如果列表不包含元素，则不会更改。 更正式地，删除具有最低索引i的元素，使得（如果这样的元素存在）
     *（o == null？get（i）== *null：o.equals（get（i）））。 *如果此列表包含指定的元素（或等效地，如果此列表作为调用的结果更改），则返回true。
     *
     * @param o element to be removed from this list, if present
     * @return <tt>true</tt> if this list contained the specified element 如果包含返回 true
     */
    public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (elementData[index] == null) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        } else {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (o.equals(elementData[index])) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        }
        return false;
    }

    /*
     * Private remove method that skips bounds checking and does not
     * return the value removed.
     * 私有删除方法，跳过边界检查，不返回值删除。
     */
    private void fastRemove(int index) {
        modCount++;
        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
    }

    /**
     * Removes all of the elements from this list.  The list will
     * be empty after this call returns.
     *从此列表中删除所有元素。 此调用返回后，列表将为空
     */
    public void clear() {
        modCount++;

        // clear to let GC do its work
        for (int i = 0; i < size; i++)
            elementData[i] = null;

        size = 0;
    }

     /**
     * 将指定集合中的所有元素以指定集合的Iterator返回的顺序追加到此列表的末尾。 *如果在操作正在进行时修改指定的集合，则此操作的行为是未定义的。 *（这意味着如果指定的集合是此列表，则此调用的行为是未定义的，并且此列表不是空的。）
     * @param c collection containing elements to be added to this list
     * @return <tt>true</tt> if this list changed as a result of the call
     * @throws NullPointerException if the specified collection is null
     */
    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount
        System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
        size += numNew;
        return numNew != 0;
    }
    /*
    *将指定集合中的所有元素插入到此列表中，从指定位置开始。
    *
    */
     public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        rangeCheckForAdd(index);

        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount

        int numMoved = size - index;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
                             numMoved);

        System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
        size += numNew;
        return numNew != 0;
    }

    /**
     * Removes from this list all of the elements whose index is between
     * {@code fromIndex}, inclusive, and {@code toIndex}, exclusive.
     * Shifts any succeeding elements to the left (reduces their index).
     *从此列表中删除其索引在fromIndex（包含）和toIndex（排除）之间的所有元素。
     *将任何后续元素向左移（减少其索引）。
     */
    protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
        modCount++;
        int numMoved = size - toIndex;
        System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex,
                         numMoved);

        // clear to let GC do its work
        int newSize = size - (toIndex-fromIndex);
        for (int i = newSize; i < size; i++) {
            elementData[i] = null;
        }
        size = newSize;
    }

    /**
     * 检查给定的索引是否在范围内。 如果没有，则抛出一个适当的运行时异常。
     * 私有方法
     */
    private void rangeCheck(int index) {
        if (index >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
    }

    /**
     * A version of rangeCheck used by add and addAll.
     * 由add和addAll使用的rangeCheck的版本。
     * 私有方法
     */
    private void rangeCheckForAdd(int index) {
        if (index > size || index < 0)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
    }





    /**
     * Removes from this list all of its elements that are contained in the
     * specified collection.
     * 从此列表中删除包含在指定集合中的所有元素。
     * @param c collection containing elements to be removed from this list
     * @return {@code true} if this list changed as a result of the call
     * 如果此列表由于调用而更改 则返回true
     */
    public boolean removeAll(Collection<?> c) {
        return batchRemove(c, false);
    }

    /**
     * Retains only the elements in this list that are contained in the
     * specified collection.  In other words, removes from this list all
     * of its elements that are not contained in the specified collection.
     *仅保留此列表中包含在指定集合中的元素。 换句话说，
     *从此列表中删除未包含在指定集合中的所有元素。
     * @param c collection containing elements to be retained in this list
     * @return {@code true} if this list changed as a result of the call
     * 如果此列表由于调用而更改 则返回true
     */
    public boolean retainAll(Collection<?> c) {
        return batchRemove(c, true);
    }
    //批量移除
    private boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement) {
        final Object[] elementData = this.elementData;
        int r = 0, w = 0;
        boolean modified = false;
        try {
            for (; r < size; r++)
                if (c.contains(elementData[r]) == complement)
                    elementData[w++] = elementData[r];
        } finally {
            // Preserve behavioral compatibility with AbstractCollection,
            // even if c.contains() throws.
            //保留与AbstractCollection的行为兼容性，即使c.contains（）抛出。
            if (r != size) {
                System.arraycopy(elementData, r,
                                 elementData, w,
                                 size - r);
                w += size - r;
            }
            if (w != size) {
                // clear to let GC do its work
                for (int i = w; i < size; i++)
                    elementData[i] = null;
                modCount += size - w;
                size = w;
                modified = true;
            }
        }
        return modified;
    }

    /**
     *  将ArrayList实例的状态保存到流（即，序列化它）。
     */
    private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
        throws java.io.IOException{
        // Write out element count, and any hidden stuff
        //写出元素数量和任何隐藏的东西
        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.
        for (int i=0; i<size; i++) {
            s.writeObject(elementData[i]);
        }

        if (modCount != expectedModCount) {
            throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }
     /**
     * Reconstitute the <tt>ArrayList</tt> instance from a stream (that is,
     * deserialize it).
     *从流重构 ArrayList 实例（即，反序列化它）。
     */
    private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
        throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
        elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;

        // Read in size, and any hidden stuff
        //读出元素数量和任何隐藏的东西
        s.defaultReadObject();

        // Read in capacity  读入容量
        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();
            }
        }
    }


     /**
     *对列表中的元素返回一个列表迭代器（以正确的顺序），
     *从列表中指定的位置开始。 指定的索引指示由初始调用返回到next的第一个元素。 
     *对上一个的初始调用将返回具有指定索引减1的元素。
     *  
     *返回的列表迭代器是fail-fast的。
     * @throws IndexOutOfBoundsException {@inheritDoc}
     */
    public ListIterator<E> listIterator(int index) {
        if (index < 0 || index > size)
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
        return new ListItr(index);
    }

    /**
     * Returns a list iterator over the elements in this list (in proper
     * sequence).
     *返回此列表中的元素（按正确顺序）的列表迭代器。
     * <p>The returned list iterator is <a href="#fail-fast"><i>fail-fast</i></a>.
     *返回的列表迭代器是fail-fast的。
     * @see #listIterator(int)
     */
    public ListIterator<E> listIterator() {
        return new ListItr(0);
    }

    /**
     * Returns an iterator over the elements in this list in proper sequence.
     *以正确的顺序返回此列表中的元素的迭代器。
     * <p>The returned iterator is <a href="#fail-fast"><i>fail-fast</i></a>.
     *返回的列表迭代器是fail-fast的。
     * @return an iterator over the elements in this list in proper sequence
     */
    public Iterator<E> iterator() {
        return new Itr();
    }

    /**
     * An optimized version of AbstractList.Itr
     * AbstractList.Itr的优化版本
     */
    private class Itr implements Iterator<E> {
        int cursor;       // index of next element to return
        int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
        int expectedModCount = modCount;

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

        @SuppressWarnings("unchecked")
        public E next() {
            checkForComodification();
            int i = cursor;
            if (i >= size)
                throw new NoSuchElementException();
            Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
            if (i >= elementData.length)
                throw new ConcurrentModificationException();
            cursor = i + 1;
            return (E) elementData[lastRet = i];
        }

        public void remove() {
            if (lastRet < 0)
                throw new IllegalStateException();
            checkForComodification();

            try {
                ArrayList.this.remove(lastRet);
                cursor = lastRet;
                lastRet = -1;
                expectedModCount = modCount;
            } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }

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

    /**
     * An optimized version of AbstractList.ListItr
     * AbstractList.ListItr的优化版本
     */
    private class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {
        ListItr(int index) {
            super();
            cursor = index;
        }

        public boolean hasPrevious() {
            return cursor != 0;
        }

        public int nextIndex() {
            return cursor;
        }

        public int previousIndex() {
            return cursor - 1;
        }

        @SuppressWarnings("unchecked")
        public E previous() {
            checkForComodification();
            int i = cursor - 1;
            if (i < 0)
                throw new NoSuchElementException();
            Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
            if (i >= elementData.length)
                throw new ConcurrentModificationException();
            cursor = i;
            return (E) elementData[lastRet = i];
        }

        public void set(E e) {
            if (lastRet < 0)
                throw new IllegalStateException();
            checkForComodification();

            try {
                ArrayList.this.set(lastRet, e);
            } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }

        public void add(E e) {
            checkForComodification();

            try {
                int i = cursor;
                ArrayList.this.add(i, e);
                cursor = i + 1;
                lastRet = -1;
                expectedModCount = modCount;
            } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }
    }

    //subList 以及后面的代码不在做分析，实际情况中很少用到，需要的时候，请自行看源码分析
}   

源码分析总结

1、ArrayList 本质实现方法是用数组！是非同步的，即多线程非安全
2、初始化容量 = 10 ，最大容量不会超过 MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8
3、indexOf和lastIndexOf 查找元素，若元素不存在，则返回-1
4、当ArrayList容量不足以容纳全部元素时，ArrayList会重新设置容量：新的容量=(原始容量x3)/2
5、ArrayList的克隆函数，即是将全部元素克隆到一个数组中
6、ArrayList实现java.io.Serializable的方式。当写入到输出流时，先写入“容量”，再依次写入“每一个元素”；当读出输入流时，先读取“容量”，再依次读取“每一个元素”
7、从代码中可以看出，当容量不够时，每次增加元素，都要将原来的元素拷贝到一个新的数组中，非常之耗时，也因此建议在事先能确定元素数量的情况下，才使用ArrayList，否则建议使用LinkedList
8、ArrayList基于数组实现，可以通过下标索引直接查找到指定位置的元素，因此查找效率高，但每次插入或删除元素，就要大量地移动元素，插入删除元素的效率低
9、在查找给定元素索引值等的方法中，源码都将该元素的值分为null和不为null两种情况处理，ArrayList中允许元素为null

ArrayList遍历三种方式

import java.util.*;
import java.util.concurrent.*;

/*
 * @desc ArrayList遍历方式和效率的测试程序。
 *
 * @author skywang
 */
public class ArrayListRandomAccessTest {

    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        for (int i=0; i<100000; i++)
            list.add(i);
        //isRandomAccessSupported(list);
        iteratorThroughRandomAccess(list) ;
        iteratorThroughIterator(list) ;
        iteratorThroughFor2(list) ;
    
    }

    private static void isRandomAccessSupported(List list) {
        if (list instanceof RandomAccess) {
            System.out.println("RandomAccess implemented!");
        } else {
            System.out.println("RandomAccess not implemented!");
        }

    }
    
    //通过索引值去遍历 效率最快
    public static void iteratorThroughRandomAccess(List list) {

        long startTime;
        long endTime;
        startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i=0; i<list.size(); i++) {
            list.get(i);
        }
        endTime = System.currentTimeMillis();
        long interval = endTime - startTime;
        System.out.println("iteratorThroughRandomAccess：" + interval+" ms"); //输出 3 ms
    }

    //迭代器遍历 效率最慢
    public static void iteratorThroughIterator(List list) {

        long startTime;
        long endTime;
        startTime = System.currentTimeMillis();
        for(Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext(); ) {
            iter.next();
        }
        endTime = System.currentTimeMillis();
        long interval = endTime - startTime;
        System.out.println("iteratorThroughIterator：" + interval+" ms"); // 输出 8 ms
    }

    //for循环遍历 效率低于索引遍历 高于迭代器
    public static void iteratorThroughFor2(List list) {

        long startTime;
        long endTime;
        startTime = System.currentTimeMillis();
        for(Object obj:list)
            ;
        endTime = System.currentTimeMillis();
        long interval = endTime - startTime;
        System.out.println("iteratorThroughFor2：" + interval+" ms"); //输出 5 ms
    }
}

遍历ArrayList时，通过索引序号访问效率最高，而使用迭代器的效率最低。

转数组方法 toArray()异常

ArrayList提供了2个toArray()函数

Object[] toArray()
<T> T[] toArray(T[] contents)

调用 toArray() 函数会抛出“java.lang.ClassCastException”异常，但是调用 toArray(T[] contents) 能正常返回 T[]。
toArray() 会抛出异常是因为 toArray() 返回的是 Object[] 数组，将 Object[] 转换为其它类型(如如，将Object[]转换为的Integer[])则会抛出“java.lang.ClassCastException”异常，因为Java不支持向下转型。具体的可以参考前面ArrayList.java的源码介绍部分的toArray()。
解决该问题的办法是调用 <T> T[] toArray(T[] contents) ， 而不是 Object[] toArray()。

ArrayList 转数组实例

// toArray(T[] contents)调用方式一
public static Integer[] vectorToArray1(ArrayList<Integer> v) {
    Integer[] newText = new Integer[v.size()];
    v.toArray(newText);
    return newText;
}

// toArray(T[] contents)调用方式二。最常用！
public static Integer[] vectorToArray2(ArrayList<Integer> v) {
    Integer[] newText = (Integer[])v.toArray(new Integer[0]);
    return newText;
}

// toArray(T[] contents)调用方式三
public static Integer[] vectorToArray3(ArrayList<Integer> v) {
    Integer[] newText = new Integer[v.size()];
    Integer[] newStrings = (Integer[])v.toArray(newText);
    return newStrings;
}

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