工作中经常听到别人讲“容器”，各种各样的容器，话说到底什么是容器，通俗的讲“容器就是用来装东西的器皿，比如：水桶就是用来盛水的，水桶就是一个容器。”
ok，在我们写程序的时候常常要对大量的对象进行管理，比如查询，遍历，修改等。jdk为我们提供的容器位于java.util包，也是我们平时用的最多的包之一。
但是为什么不用数组（其实也不是不用，只是不直接用）呢，因为数组的长度需要提前确定，而且不能改变大小，用起来手脚受限嘛。
下面步入正题，首先我们想，一个对象管理容器需要哪些功能？增加，删除，修改，查询（crud对不对？）还有呢？遍历，容量，是否包含某个元素。。。
功能是有了，如果让你自己实现一个这样的容器该怎么实现呢？
我们看看ArrayList是怎么实现这些功能的。
1.底层存储 顾名思义哈，ArrayList就是用数组实现的List容器，既然是用数组实现，当然底层用数组来保存数据啦。。。
1 private transient Object[] elementData;2 private int size;
可以看到用一个Object数组来存储数据，用一个int值来计数，记录当前容器的数据大小。
另外，细心的人会发现elementData数组是使用
transient修饰的，关于
transient关键字的作用简单说就是
java自带默认机制进行序列化的时候，被其修饰的属性不需要维持。会不会产生一点疑问？elementData不需要维持，那么怎么进行反序列化，又怎么保证序列化和反序列化数据的正确性？难道不需要存储？用大腿想一下那当然是不可以的嘛，既然需要存储，它是怎么实现的呢？注意上面红色加粗的地方，默认序列化机制，嗯哼想明白了ArrayList一定是使用了自定义的序列化方式，到底是不是这样的呢？看下面两个方法：
1 /** 2 * Save the state of the <tt>ArrayList</tt> instance to a stream (that 3 * is, serialize it). 4 * 5 * @serialData The length of the array backing the <tt>ArrayList </tt> 6 * instance is emitted (int), followed by all of its elements 7 * (each an <tt>Object</tt> ) in the proper order. 8 */ 9 private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)10 throws java.io.IOException{11 // Write out element count, and any hidden stuff12 int expectedModCount = modCount ;13 s.defaultWriteObject();14 15 // Write out array length16 s.writeInt( elementData.length );17 18 // Write out all elements in the proper order.19 for (int i=0; i<size; i++)20 s.writeObject( elementData[i]);21 22 if (modCount != expectedModCount) {23 throw new ConcurrentModificationException();24 }25 26 }27 28 /**29 * Reconstitute the <tt>ArrayList</tt> instance from a stream (that is,30 * deserialize it).31 */32 private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)33 throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {34 // Read in size, and any hidden stuff35 s.defaultReadObject();36 37 // Read in array length and allocate array38 int arrayLength = s.readInt();39 Object[] a = elementData = new Object[arrayLength];40 41 // Read in all elements in the proper order.42 for (int i=0; i<size; i++)43 a[i] = s.readObject();44 } 英语注释很详细，也很容易读懂，就不进行翻译了。那么想一下为什么要这样设计呢，岂不是很麻烦。下面简单进行解释下：
elementData 是一个数据存储数组，而数组是定长的，它会初始化一个容量，等容量不足时再扩充容量（扩容方式为数据拷贝，后面会详细解释），再通俗一点说就是比如elementData 的长度是10，而里面只保存了3个对象，那么数组中其余的7个元素（null）是没有意义的，所以也就不需要保存，以节省序列化后的
内存容量，好了到这里就明白了这样设计的初衷和好处，顺便好像也明白了长度单独用一个int变量保存，而不是直接使用elementData.length的原因。
2.构造方法 1 /** 2 * 构造一个具有指定容量的list 3 */ 4 public ArrayList( int initialCapacity) { 5 super(); 6 if (initialCapacity < 0) 7 throw new IllegalArgumentException( "Illegal Capacity: " + 8 initialCapacity); 9 this.elementData = new Object[initialCapacity];10 }11 12 /**13 * 构造一个初始容量为10的list14 */15 public ArrayList() {16 this(10);17 }18 19 /**20 * 构造一个包含指定元素的list，这些元素的是按照Collection的迭代器返回的顺序排列的21 */22 public ArrayList(Collection<? extends E> c) {23 elementData = c.toArray();24 size = elementData .length;25 // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)26 if (elementData .getClass() != Object[].class)27 elementData = Arrays.copyOf( elementData, size , Object[].class);28 } 构造方法看完了，想一下指定容量的构造方法的意义，既然默认为10就可以那么为什么还要提供一个可以指定容量大小的构造方法呢？在这里说好像有点太早，那就卖个关子，下面再说。。。
3.增加 1 /** 2 * 添加一个元素 3 */ 4 public boolean add(E e) { 5 // 进行扩容检查 6 ensureCapacity( size + 1); // Increments modCount 7 // 将e增加至list的数据尾部，容量+1 8 elementData[size ++] = e; 9 return true;10 }11 12 /**13 * 在指定位置添加一个元素14 */15 public void add(int index, E element) {16 // 判断索引是否越界，这里会抛出多么熟悉的异常。。。17 if (index > size || index < 0)18 throw new IndexOutOfBoundsException(19 "Index: "+index+", Size: " +size);20 21 // 进行扩容检查22 ensureCapacity( size+1); // Increments modCount 23 // 对数组进行复制处理，目的就是空出index的位置插入element，并将index后的元素位移一个位置24 System. arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,25 size - index);26 // 将指定的index位置赋值为element27 elementData[index] = element;28 // list容量+129 size++;30 }31 /**32 * 增加一个集合元素33 */34 public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {35 //将c转换为数组36 Object[] a = c.toArray();37 int numNew = a.length ;38 //扩容检查39 ensureCapacity( size + numNew); // Increments modCount40 //将c添加至list的数据尾部41 System. arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);42 //更新当前容器大小43 size += numNew;44 return numNew != 0;45 }46 /**47 * 在指定位置，增加一个集合元素48 */49 public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {50 if (index > size || index < 0)51 throw new IndexOutOfBoundsException(52 "Index: " + index + ", Size: " + size);53 54 Object[] a = c.toArray();55 int numNew = a.length ;56 ensureCapacity( size + numNew); // Increments modCount57 58 // 计算需要移动的长度59 int numMoved = size - index;60 // 数组复制，空出第index到index+numNum个位置61 if (numMoved > 0)62 System. arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,63 numMoved);64 65 // 将要插入的集合元素复制到数组空出的位置中66 System. arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);67 size += numNew;68 return numNew != 0;69 }70 71 /**72 * 数组容量检查，不够时则进行扩容73 */74 public void ensureCapacity( int minCapacity) {75 modCount++;76 // 当前数组的长度77 int oldCapacity = elementData .length;78 // 最小需要的容量大于当前数组的长度则进行扩容79 if (minCapacity > oldCapacity) {80 Object oldData[] = elementData;81 // 新扩容的数组长度为旧容量的1.5倍+182 int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;83 // 如果新扩容的数组长度还是比最小需要的容量小，则以最小需要的容量为长度进行扩容84 if (newCapacity < minCapacity)85 newCapacity = minCapacity;86 // minCapacity is usually close to size, so this is a win:87 // 进行数据拷贝，Arrays.copyOf底层实现是System.arrayCopy()88 elementData = Arrays.copyOf( elementData, newCapacity);89 }90 }
4.删除 1 /** 2 * 根据索引位置删除元素 3 */ 4 public E remove( int index) { 5 // 数组越界检查 6 RangeCheck(index); 7 8 modCount++; 9 // 取出要删除位置的元素，供返回使用10 E oldValue = (E) elementData[index];11 // 计算数组要复制的数量12 int numMoved = size - index - 1;13 // 数组复制，就是将index之后的元素往前移动一个位置14 if (numMoved > 0)15 System. arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,16 numMoved);17 // 将数组最后一个元素置空（因为删除了一个元素，然后index后面的元素都向前移动了，所以最后一个就没用了），好让gc尽快回收18 // 不要忘了size减一19 elementData[--size ] = null; // Let gc do its work20 21 return oldValue;22 }23 24 /**25 * 根据元素内容删除，只删除匹配的第一个26 */27 public boolean remove(Object o) {28 // 对要删除的元素进行null判断29 // 对数据元素进行遍历查找，知道找到第一个要删除的元素，删除后进行返回，如果要删除的元素正好是最后一个那就惨了，时间复杂度可达O(n) 。。。30 if (o == null) {31 for (int index = 0; index < size; index++)32 // null值要用==比较33 if (elementData [index] == null) {34 fastRemove(index);35 return true;36 }37 } else {38 for (int index = 0; index < size; index++)39 // 非null当然是用equals比较了40 if (o.equals(elementData [index])) {41 fastRemove(index);42 return true;43 }44 }45 return false;46 }47 48 /*49 * Private remove method that skips bounds checking and does not50 * return the value removed.51 */52 private void fastRemove(int index) {53 modCount++;54 // 原理和之前的add一样，还是进行数组复制，将index后的元素向前移动一个位置，不细解释了，55 int numMoved = size - index - 1;56 if (numMoved > 0)57 System. arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,58 numMoved);59 elementData[--size ] = null; // Let gc do its work60 }61 62 /**63 * 数组越界检查64 */65 private void RangeCheck(int index) {66 if (index >= size )67 throw new IndexOutOfBoundsException(68 "Index: "+index+", Size: " +size);69 } PS：看到了这个方法，便可jdk源码有些地方写的也不是那么精巧，比如这里remove时将数组越界检查封装成了一个单独方法，可是往前翻一下add方法中的数组越界就没有进行封装，需要检查的时候都是写一遍一样的代码，why啊。。。
增加和删除方法到这里就解释完了，代码是很简单，主要需要特别关心的就两个地方：1.数组扩容，2.数组复制，这两个操作都是极费效率的，最惨的情况下(添加到list第一个位置，删除list最后一个元素或删除list第一个索引位置的元素)时间复杂度可达O(n)。
还记得上面那个坑吗（为什么提供一个可以指定容量大小的构造方法 ）？看到这里是不是有点明白了呢，简单解释下：如果数组初试容量过小，假设默认的10个大小，而我们使用ArrayList的主要操作时增加元素，不断的增加，一直增加，不停的增加，会出现上面后果？那就是数组容量不断的受挑衅，数组需要不断的进行扩容，扩容的过程就是数组拷贝System.arraycopy的过程，每一次扩容就会开辟一块新的内存空间和数据的复制移动，这样势必对性能造成影响。那么在这种以写为主（写会扩容，删不会缩容）场景下，提前预知性的设置一个大容量，便可减少扩容的次数，提高了性能。
待续。。。
原标题：给jdk写注释系列之jdk1.6容器
关键词：jdk
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