Java源碼解析ArrayList及ConcurrentModificationException
本文基于jdk1.8來分析ArrayList的源碼
首先是主要的成員變量。
/**
* Default initial capacity.
**/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/**
* Shared empty array instance used for empty instances.
**/
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* Shared empty array instance used for default sized empty instances. We
* distinguish this from EMPTY_ELEMENTDATA to know how much to inflate when
* first element is added.
**/
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* The array buffer into which the elements of the ArrayList are stored.
* The capacity of the ArrayList is the length of this array buffer. Any
* empty ArrayList with elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
* will be expanded to DEFAULT_CAPACITY when the first element is added.
**/
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
/**
* The size of the ArrayList (the number of elements it contains).
*
* @serial
**/
private int size;
其中初始大小為10,size表示集合中元素的個數(shù)。此外,還有兩個空數(shù)組EMPTY_ELEMENTDATA,和DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA。通過DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA的注釋,我們可以了解到,這個變量區(qū)別于EMPTY_ELEMENTDATA,主要是為了決定第一個元素插入時,擴容多大的問題。從這里的描述可以理解到,ArrayList創(chuàng)建好后,其實并沒有真正分配數(shù)組空間,而是在第一個元素插入時,才分配的空間。這一點是區(qū)別于jdk1.6的。在jdk1.6中,ArrayList一創(chuàng)建,數(shù)據(jù)空間就默認分配好了,10個或指定的空間。jdk1.8這么做,可以做到空間延遲分配,提高程序性能。
接下來看一下構(gòu)造函數(shù)。
/**
* Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
**/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
/**
* Constructs an empty list with the specified initial capacity.
*
* @param initialCapacity the initial capacity of the list
* @throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity
* is negative
**/
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);
}
}
無參構(gòu)造函數(shù),將創(chuàng)建一個長度為0的空數(shù)組。
有參構(gòu)造函數(shù),參數(shù)大于0時正常創(chuàng)建數(shù)組,參數(shù)為0時,也是創(chuàng)建長度為0的數(shù)組。但它和無參構(gòu)造函數(shù)創(chuàng)建的空數(shù)組是可以區(qū)別開的,它們使用了不同的對象。
接下來是插入元素add。
/**
* Appends the specified element to the end of this list.
*
* @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!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
通過calculateCapacity函數(shù),我們可以知道,如果是用new ArrayList()創(chuàng)建的list,第一次add元素,計算得minCapacity = 1。如果是new ArrayList(0)創(chuàng)建的list,計算得minCapacity = 10. 然后再根據(jù)minCapacity去grow。
get方法比較簡單,這里不再分析。
ArrayList的一個常見問題是ConcurrentModificationException,同步修改異常,也稱為快速失敗,fast-fail。當我們以foreach方式遍歷ArrayList時,如果在遍歷過程中刪除ArrayList的元素,或者別的線程往ArrayList中添加元素,就會拋出該異常。這里需要注意,以for(int i = 0; i < list.size(); i++)的方式遍歷ArrayList時,是不會拋出同步修改異常的,但用這種方式遍歷,需要處理好i的前進速度。
那么,用foreach方式遍歷ArrayList為什么會拋出同步修改異常呢?
foreach代碼的底層實現(xiàn),是用iterator對ArrayList進行遍歷,在遍歷過程中,會持續(xù)調(diào)用next獲取下一個元素。next方法中,會首先checkForComodification(),它的作用是檢查modCount和expectedModCount是否相等。不相等時,則拋出同步修改異常。那么什么情況下修改次數(shù)和期望修改次數(shù)不相等呢?這里需要首先弄明白,modCount和expectedModCount是什么東西?modCount是ArrayList從它的父類繼承來的屬性,記錄了集合的修改次數(shù),add,remove時都會給modCount加1. expectedModCount是迭代器的成員變量,它是在創(chuàng)建迭代器時,取的modCount的值,并且,在遍歷過程中不再改變。那么就清楚了,expectedModCount其實是開始遍歷時modCount的值,如果在遍歷過程中,ArrayList進行了add或remove操作,那么必然導致expectedModCount和modCount不相等,于是就拋出了同步修改異常。
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];
}
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
那么,同步修改異常如何避免呢?或者說,我們?nèi)绾伪闅v集合并把其中的某些元素刪除呢?
答案是使用迭代器的remove方法刪除元素。在迭代器的remove方法中,刪除元素后,會重新把modCount賦值給expectedModCount,所以,它不會拋出同步修改異常。
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();
}
}
總結(jié)
以上就是這篇文章的全部內(nèi)容了,希望本文的內(nèi)容對大家的學習或者工作具有一定的參考學習價值,謝謝大家對腳本之家的支持。如果你想了解更多相關(guān)內(nèi)容請查看下面相關(guān)鏈接
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