ArrayList源码实现（一）

ArrayList源码实现（一）

1. ArrayList的大小是如何自动增加的？

• 初始化
  • 在构造函数中，可以设定列表的初始值大小，如果没有的话默认使用，提供的静态数据

 public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) {
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }

注意：elementData 变量是 transient 关键字修饰的。

• 动态扩容

重点关注 ensureCapacityInternal 函数，

实际的扩容函数

总结：在每次添加add 新的数据时，会进行一次 数组长度大小 的判断；

1. 如果是数组为 空 时，最小长度就是 10，否则的话，带扩容的最小长度时 size（此时保存了多少数据）+1 （*calculateCapacity*）
2. 当最小容量 大于 数组的总长度时，进行扩容（ensureExplicitCapacity）
3. 数组的最大长度就是 Integer.*MAX_VALUE*
4. 注意：扩容是创建了一个新的数组，将 elementData 指向了新的数组（elementData = Arrays.*copyOf*(elementData, newCapacity);）

2. ArrayList的增加或者删除某个对象的对象为什么效率很低？

在ArraysList中 add、addAll与remove等方法，底层主要依赖于 System.*arraycopy ，这个是一个*native 方法，在ArrayList 对外提供的方法中，大量的使用了这个API，当频繁的对列表中的元素进行 add/remove 操作是，会比较费资源。

附录

1. transient 是什么

transient 关键字在 Java 中的作用是指定某个类的成员变量不参与序列化过程。序列化是将对象的状态转换为字节流的过程，常用于将对象保存到文件中或通过网络传输。而使用 transient 关键字修饰的变量在对象被序列化时不会被保存，这样可以防止不必要或敏感的数据被序列化。

具体作用如下：

1. 防止序列化敏感数据：某些类的字段可能包含敏感数据（如密码、个人信息），你不希望它们被序列化并保存到磁盘或通过网络传输。在这种情况下，可以使用 transient 关键字修饰该字段，序列化时就会跳过这个字段。
2. 节省存储空间：对于某些不需要序列化的字段（例如缓存、临时变量等），使用 transient 可以避免不必要的数据占用存储空间。
3. 防止不合法的数据：某些字段可能在对象被反序列化之后重新计算或初始化，如果这些字段被序列化了，可能会导致不合法的状态。在这种情况下，也可以使用 transient 来避免这些字段的序列化。

2. list中定义的最大长度为什么会减8

/**
* The maximum size of array to allocate.
* Some VMs reserve some header words in an array.
* Attempts to allocate larger arrays may result in
* OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
*/
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8 的设置是为了处理 JVM 中数组分配的一些特定限制和内存管理问题。Integer.MAX_VALUE 是 2^31 - 1，即 2147483647，是 Java 中 int 类型的最大值。但在实际中，JVM 为数组分配内存时，最大数组大小会比这个理论值略小。以下是为什么减去 8 的原因：

原因分析：

1. JVM 的内存管理和数组头部：
   • 在 JVM 中，数组对象除了存储数组的数据本身外，还需要存储一些额外的信息，比如数组的长度、类型信息等。这些信息占用了一部分内存，通常被称为数组的头部（header words）。
   • 具体需要多少字节来存储这些头部信息，依赖于 JVM 实现和对象内存布局。虽然不同 JVM 实现可能有所不同，但大多数 JVM 可能会保留几个字节（如 8 字节）用于这部分元数据。
2. 避免 OutOfMemoryError：
   • 通过减去 8，确保在数组分配时有足够的空间容纳这些头部信息，避免超出 JVM 对数组对象大小的限制。如果不进行这个调整，分配接近 Integer.MAX_VALUE 大小的数组可能会导致 OutOfMemoryError，因为 JVM 不能同时为数据和头部信息分配足够的内存。
   • 这个限制还可以避免一些边界情况下的问题，比如内存碎片或者其他 JVM 的内部管理机制的需求。
3. 系统和实现的差异：
   • 不同的 JVM 和平台可能有不同的数组大小限制。尽管理论上 Java 数组可以拥有 Integer.MAX_VALUE 个元素（即 2147483647 个），但在实际中，JVM 往往需要一些额外的空间来管理数组的结构。因此，MAX_ARRAY_SIZE 设置为 Integer.MAX_VALUE - 8 是一个安全边界，可以确保数组不会因为接近最大值而触发异常。

总结：

MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8 是为了确保在 JVM 中分配接近最大容量的数组时，不会因为数组头部信息或 JVM 内存管理的限制而导致 OutOfMemoryError。减去的 8 字节主要是预留给数组的头部信息或其他内存管理开销。

3. System.arraycopy 方法

System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew) 是 Java 中用于执行数组复制的代码，使用了 System.arraycopy 方法。这个方法能够快速、高效地复制数组中的元素。让我们详细解释这个调用的作用：

参数解析：

System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);

1. a：源数组，表示要从中复制元素的数组。
2. 0：源数组 a 中复制的起始位置，表示从 a 数组的第一个元素（索引 0）开始复制。
3. elementData：目标数组，表示将元素复制到的数组。
4. size：目标数组 elementData 中开始粘贴元素的位置，表示将从目标数组的 size 索引开始粘贴数据。
5. numNew：要复制的元素数量，表示从源数组 a 中复制多少个元素到目标数组。