Java专栏：以动画的方式带你深入理解Java源码ArrayList！！！
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2022-03-01 02:55
大家好，我是老黑[1]。
今天我们来研究研究Java集合ArrayList的源码，废话不多说，开搞。
先抛出几个问题：
你是否知道ArrayList的存储原理？ 你是否知道ArrayList的扩容原理？ 你知道ArrayList什么时候扩容吗？ 你知道ArrayList是线程安全的吗？ 你知道ArrayList与LinkedList的区别吗？
(答案与ArrayList生命周期动画放在文末～)
再预览一下本文大纲：
ArrayList概述
ArrayList是Java语言中最常见的集合工具类之一，它继承AbstractList，实现了以下接口：
List（列表）
RandomAccess（顺序访问）
Cloneable（可克隆）
Serializable（可序列化）
从它的继承与实现来看，ArrayList是一个可克隆，可序列化，可顺序访问的列表。
ArrayList的存储原理
在ArrayList中，内部拥有4个属性：
从上图发现，ArrayList的实现原理内部其实是一个对象数组：Object[]，然后还有一个属性size用来表示链表的实际长度。
源码分析
增
add(E object)
add(int index, E object)
请问：这个方法是线程安全的吗？
我们再看一个动画演示：
所以，add(int index, E object)不是线程安全的。
删
remove(int index)
remove(Object o)
改
set(int index, E object)
修改与删除不同，修改没有类似CAS（比较并且交换）的API。
在这里多提一嘴，我们要知道，一个列表存放的到底是什么？
没错，存放的是对象的地址，而不是真正的对象，下面再来看一下动画演示如何修改的：
查
查询比较简单，直接根据下标获取数据即可。
迭代器
ArrayList.Itr迭代器
迭代器的这些方法其实都是我们经常会使用到的，hasNext、next、remove等等。
小结：
使用迭代器后，在迭代器外部最好是不要操作列表，否则在后续使用这个迭代器时很有可能将抛出异常； 使用next之前一般都会使用hasNext进行判断； 使用remove之前必须使用next方法； 使用remove方法后迭代器内部的expectedModCount会同步更新，所以在迭代器内部remove是允许的； remove方法不允许连续使用两次，因为在第一次使用后lastRet就会置为-1，下次remove时判断lastRet<0则抛出IllegalStateException。
ArrayList.ListItr迭代器
ListItr是继承了Itr的，所以Itr的所有功能在ListItr都有。
ListItr与Itr的区别是：
Itr只能从前往后迭代，并且是不允许查找上一个数据；
而ListItr则允许从前往后和从后往前两种迭代方向，同时也允许查找上一个数据，并且也允许从中间某一个位置开始遍历。
遍历方式
准备
Listfor循环
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
Object obj = list.get(i);
System.out.println(obj);
// remove
// 不推荐，原因：内部会进行数组块移动，性能低
// list.remove(obj);
}
增强for循环：foreach
// foreach遍历的本质是迭代器遍历
for (Object obj : list) {
System.out.println(obj);
// remove
// 反对，原因：如果在里面remove元素的话，会抛ConcurrentModificationException异常
// list.remove(obj);
}
老黑在这里额外提一嘴，foreach遍历的本质是迭代器遍历，所以，在迭代器遍历的时候，使用list.remove方法，会修改list内部的modCount，而迭代器内部的expectedModCount并没有改变，所以在下一次迭代的时候，迭代器内部检查将会抛出ConcurrentModificationException异常。
迭代器遍历(推荐)
Iterator iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
Object obj = iterator.next();
System.out.println(obj);
// remove
// 推荐，不管是遍历还是remove都推荐
iterator.remove();
}
lambda表达式遍历
list.forEach(item -> {
System.out.println(item);
// 遍历的话，推荐
// remove的话，不推荐，remove会抛
// ConcurrentModificationException异常
});
Stream遍历
list.stream().forEach(item -> {
System.out.println(item);
// 遍历的话，推荐
// remove的话，不管是串行流还是并行流都不推荐，remove会抛ConcurrentModificationException异常。
});
对于Stream，后面我们单独出一篇文章来了解它的原理。
对于线程安全问题，我们的解决方案可以有：
使用api之前获取锁，如synchronized、Lock等；
使用Collections.synchronizedList()；
List的生命周期
今天我们讲解暂且告一段落了，感谢大家的阅读。
下一篇我们就来研究LinkedList的原理实现。
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