JDK1.8、JDK1.7、JDK1.6区别看这里

这一篇开始说ArrayList

参考代码为jdk1.6_45 jdk1.7_80 jdk1.8_111中的源码，对比阅读，发现修改的问题以及改进点。

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

一、基本性质

1、底层使用原生数组实现，实现RandomAccess接口，可以随机访问，随机访问指的是下标索引操作index(i)的时间复杂度是O(1)。

size、isEmpty、get、set、iterator和listIterator操作在O(1)内完成，add(e)操作平均在O(1)内完成，即添加n个元素需要O(n)时间（这个是Collection.add，是在尾部添加注意区分下List.add(index,e)）。其他操作基本都是O(n)内完成。ArrayList与LinkedList实现相比，O(n)的各个方法的时间复杂度的常数因子更小。

2、因为底层数组 elementData 的容量是不能改变的，所以容量不够时，需要把 elementData 换成一个更大的数组，这个过程叫作扩容。实际的元素的数量size，总是不会超过底层数组的容量 elementData.length，因为扩容需要申请更大的内存，并且需要原来数组的进行一次复制，所以扩容是个耗时的操作。在添加大量元素之前，使用者最好是预估一个大致的数量，手动调用ensureCapacity进行一次扩容操作，避免一个个添加导致频繁扩容影响性能。

3、ArrayList是未同步的，多线程并发读写时需要外部同步，如果不外部同步，那么可以使用Collections.synchronizedList方法对ArrayList的实例进行一次封装，或者使用Vector。

4、对存储的元素无限制，允许null元素。

5、ArrayList的iterator和listIterator方法返回的迭代器是快速失败的，也就是如果在创建迭代器之后的任何时间被结构性修改，除了通过迭代器自己的remove或add方法之外，迭代器将直接抛出一个ConcurrentModificationException，从而达到快速失败fail-fast的目的，尽量避免不确定的行为。

ArrayList的迭代器的快速失败行为不能被严格保证，并发修改时它会尽量但不100%保证抛出ConcurrentModificationException。因此，依赖于此异常的代码的正确性是没有保障的，迭代器的快速失败行为应该仅用于检测bug。

6、实现clone接口，可以调用其clone方法（虽然clone()是Object中的方法，但是它是protected，使用子类的clone()必须在子类中覆盖此方法）。clone方法复制一个ArrayList，底层数组elementData不共享，但是实际的元素还是共享的。
不过clone是ArrayList中覆盖的，不属于List中的方法，因此常见的声明形式
     List<String> strs = new ArrayList<>()；
声明出来的变量不能直接使用clone方法，本身也用得极少。

7、实现Serializable接口，可以被序列化。ArrayList"实现"了自定义序列化方法，这么做主要是为了节省空间 。对于占用空间的大头――元素list，仅仅序列化实际size大小的元素，同时不序列化对于新对象无用属性的――来自父类AbstractList的modCount。ArrayList的实际size不会超过底层数组的length，大多数情况下比底层数组length小，使用默认序列化的话，会直接序列化整个底层数组，序列化后字节流会变大，浪费空间。

二、构造方法

1、默认构造方法，ArrayList()

关于默认构造方法，你可能在别的地方看见过这种话：无参构造方法（默认构造方法）构造的ArrayList的底层数组elementData大小（容量）默认为10。这里告诉你，这不一定是对的。这句话在1.6版本中是对的（更之前的版本我没看），从1.7开始这句话就有问题了。下面我贴出了三个版本的代码：
jdk1.6的，初始化成10个容量。

// jdk1.6的 
/** Constructs an empty list with an initial capacity of ten. */ 
 public ArrayList() { 
 this(10); 
} 

jdk1.7的，相对1.6版本，引入了一个新的常量EMPTY_ELEMENTDATA，它是一个空数组，因此容量为0。

// jdk1.7的 
/** Shared empty array instance used for empty instances. */ 
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {}; 
 
... 
 
/** Constructs an empty list with an initial capacity of ten. */ 
public ArrayList() { 
 super(); 
 this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; 
} 

jdk1.8的，相对1.7版本，又引入了一个新的常量DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA ，它也是一个空数组，因此容量也为0。至于两个空数组有什么区别，看下面一点说的。

/** 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 = {}; 
 
... 
 
/** Constructs an empty list with an initial capacity of ten. */ 
public ArrayList() { 
 this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA; 
} 

对比下可以看出：jdk1.6的无参构造方法（默认构造方法）构造的ArrayList的底层数组elementData大小（容量）默认为10；从1.7开始，无参构造方法构造的ArrayList的底层数组elementData大小默认为0。
java集合类在jdk1.7版本基本上都有一种改动：懒初始化。懒初始化指的是默认构造方法构造的集合类，占据尽可能少的内存空间（对于ArrayList来说，使用空数组来占据尽量少的空间，不使用null是为了避免null判断），在第一次进行包含有添加语义的操作时，才进行真正的初始化工作。

1.7开始的ArrayList，默认构造方法构造的实例，底层数组是空数组，容量为0，在进行第一次add/addAll等操作时才会真正给底层数组赋非empty的值。如果add/addAll添加的元素小于10，则把elementData数组扩容为10个元素大小，否则使用刚好合适的大小（例如，第一次addAll添加6个，那么扩容为10个，第一次添加大于10个的，比如24个，扩容为24个，刚好合适）；1.8版本，默认构造的实例这个行为没有改变，只是用的数组名字变了。

顺便吐槽下：jdk这个类维护者，你能不能改下默认构造方法上的注释啊，默认构造方法的行为都改变了，你注释还是用之前的！！！

2、带初始容量的构造方法，public ArrayList(int initialCapacity)

// 1.6 
public ArrayList(int initialCapacity) { 
 super(); 
 if (initialCapacity < 0) 
  throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); 
 this.elementData = new Object[initialCapacity]; 
} 
 
// 1.7 跟1.6的一样 
public ArrayList(int initialCapacity) { 
 super(); 
 if (initialCapacity < 0) 
  throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); 
 this.elementData = new Object[initialCapacity]; 
} 
 
// 1.8 
public ArrayList(int initialCapacity) { 
 if (initialCapacity > 0) { 
  this.elementData = new Object[initialCapacity]; 
 } else if (initialCapacity == 0) { 
  this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; // 重用空数组，一个小小的优化 
 } else { 
  throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); 
 } 
} 

678三个版本的这个构造方法的实际行为基本一致：如果initialCapacity >= 0，把底层数组elementData赋值为一个大小为initialCapacity的数组，数组的所有元素都是默认值null。1.8稍微进行了一点优化，也是赋值为空数组，但是重用了常量对象。
下面写个简单的例子看一个细微的区别。

// jdk1.6，两个构造的区别很明显 
public class TestArrayList { 
 public static void main(String[] args) { 
  List<String> la = new ArrayList<String>(0); // la.elementData = new Object[0],la.elementData.length = 0 
  la.add("111"); // la.elementDate.length = 1，这里一次性扩容了1个，后续再按照通用扩容策略执行扩容操作 
 
  List<String> lb = new ArrayList<String>(); // lb.elementData = new Object[10],lb.elementData.length = 10 
  lb.add("111"); // lb.elementDate.length = 10，这里没有进行扩容，后续再按照通用扩容策略执行扩容操作 
 } 
} 
 
// jdk1.7，两个构造在第一次进行添加时才看得出区别 
public class TestArrayList { 
 public static void main(String[] args) { 
  List<String> la = new ArrayList<>(0); // la.elementData = new Object[0],la.elementData.length = 0 
  la.add("111"); // la.elementDate.length = 1，这里一次性扩容了1个，后续再按照通用扩容策略执行扩容操作 
 
  List<String> lb = new ArrayList<>(); // lb.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA,lb.elementData.length = 0 
  lb.add("111"); // lb.elementDate.length = 10，这里一次性扩容了10个，后续再按照通用扩容策略执行扩容操作 
 } 
} 
 
// jdk1.8，同1.7 
public class TestArrayList { 
 public static void main(String[] args) { 
  List<String> la = new ArrayList<>(0); // la.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA,la.elementData.length = 0 
  la.add("111"); // la.elementDate.length = 1，这里一次性扩容了1个，后续再按照通用扩容策略执行扩容操作 
 
  List<String> lb = new ArrayList<>(); // lb.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA,lb.elementData.length = 0 
  lb.add("111"); // lb.elementDate.length = 10，这里一次性扩容了10个，后续再按照通用扩容策略执行扩容操作 
 } 
} 

jdk1.6中new ArrayList<?>()跟new ArrayList<?>(10)的行为是一模一样的，所以跟new ArrayList<?>(0)有很明显区别，这个好理解 。从1.7版本开始，new ArrayList<>()和new ArrayList<>(0)，虽然创建后底层内容和容量都一样，但是实际的行为有些细小的差别，那就是这两个在第一次自动扩容时策略不一样。不过这一点影响比较小，基本不影响使用。
1.8中使用两个空数组，正如注释所说的，是在优化（避免创建无用的空数组）的同时，保留其扩容初始策略区别。只用一个空数组就不能再优化的同时，继续保持这个小区别了。

3、Collection拷贝构造方法，public ArrayList(Collection<? extends E> c)

678三个版本的关系和第2点一样。

// jdk 1.6 
public ArrayList(Collection<? extends E> c) { 
 elementData = c.toArray(); 
 size = elementData.length; 
 // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652) 
 if (elementData.getClass() != Object[].class) 
  elementData = Arrays.copyOf(elementData,size,Object[].class); 
} 
 
// jdk 1.7 
public ArrayList(Collection<? extends E> c) { 
 elementData = c.toArray(); 
 size = elementData.length; 
 // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652) 
 if (elementData.getClass() != Object[].class) 
  elementData = Arrays.copyOf(elementData,Object[].class); 
} 
 
// jdk 1.8 
public ArrayList(Collection<? extends E> c) { 
 elementData = c.toArray(); 
 if ((size = elementData.length) != 0) { 
  // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652) 
  if (elementData.getClass() != Object[].class) 
   elementData = Arrays.copyOf(elementData,Object[].class); 
 } else { 
  // replace with empty array. 
  this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; 
 } 
} 

关于中间这行注释，可以看下这篇博文

此构造方法会有和Array.copyOf/System.arraycopy一样的问题，那就是它只是新建一个elementData数组，数组的内容对应相等，但是不拷贝实际的元素，实际的元素占据的内存空间还是共享的。

三、确保容量方法（扩容方法）：ensureCapacity/ensureCapacityInternal

提前声明下：这两个方法只是确保容量，不一定会扩容，但是为了好理解，下面的文字中所说的"扩容"指的就是这两个方法。
因为原生的数组的容量不能改变，要改变数组的容量，只能是新建一个数组，并把原来数组的内容复制到新数组对应位置上去。数组拷贝使用的是Arrays.copyOf，底层用的是System.arraycopy，比循环赋值效率高。扩容示意图如下。

扩容方法四个位置用到：两个add方法，两个addAll方法，一个反序列化方法，还有就是手动扩容方法ensureCapacity（称之为手动，是因为此方法是public的，可以外部手动调用）。在1.6版本是只有这个手动的方法，内部自动操作也是调用这个方法，1.7开始进行了区分，并且进一步改进了扩容操作。

下面的是jdk1.8的代码，1.7的和1.8的基本相同，唯一的一点区别就是1.8用两个空数组，导致这里的空数组的名字不一样，两个版本的代码可以看作是一样的。

// 手动扩容方法（可以外部调用，不过大多数情况都是List<?> = new ArrayList<>()，这样是调用不到这个方法的） 
// 这个方法只是简单区别下list是不是通过 new ArrayList() 来创建的，这一点前面说了 
// 如果是，则尝试最小扩容10个，不是则尝试扩容指定个，具体也是通过内部扩容方法完成容量确保 
public void ensureCapacity(int minCapacity) { 
 int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) 
  // any size if not default element table 
  ? 0 
  // larger than default for default empty table. It's already 
  // supposed to be at default size. 
  : DEFAULT_CAPACITY; 
 
 if (minCapacity > minExpand) { 
  ensureExplicitCapacity(minCapacity); 
 } 
} 
 
// 下面是内部扩容相关的几个方法的代码 
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { 
 if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { 
  minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY,minCapacity); 
 } 
 
 ensureExplicitCapacity(minCapacity); 
} 
 
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { 
 modCount++; 
 
 // overflow-conscious code 考虑int型溢出 
 if (minCapacity - elementData.length > 0) 
  grow(minCapacity); 
} 
 
private void grow(int minCapacity) { 
 // overflow-conscious code 考虑int型溢出 
 int oldCapacity = elementData.length; 
 int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); 
 if (newCapacity - minCapacity < 0) 
  newCapacity = minCapacity; 
 if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) 
  newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); 
 // minCapacity is usually close to size,so this is a win: 
 elementData = Arrays.copyOf(elementData,newCapacity); 
} 
 
private static int hugeCapacity(int minCapacity) { 
 if (minCapacity < 0) // overflow int型溢出，直接报错 
  throw new OutOfMemoryError(); 
 return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? 
  Integer.MAX_VALUE : 
  MAX_ARRAY_SIZE; 
} 

下面这是1.6的相关代码，可以对比看下：

public void ensureCapacity(int minCapacity) { 
 modCount++; 
 int oldCapacity = elementData.length; 
 if (minCapacity > oldCapacity) { 
  Object oldData[] = elementData; 
  int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1; 
  if (newCapacity < minCapacity) 
   newCapacity = minCapacity; 
  // minCapacity is usually close to size,so this is a win: 
  elementData = Arrays.copyOf(elementData,newCapacity); 
 } 
} 

区别就是：1.6的方法只是简单进行了逻辑上的操作，没有过多考虑int型溢出的问题，从1.7（上面贴的是1.8的）开始对这个进行了完善。

先仔细看看1.6的问题，整体来说都是int型溢出的问题。

1、没考虑入参minCapacity可能因为int溢出变为负数。这个方法可以外部手动调用，手动扩容传入负数这个肯定是应该拦截掉的。但是自动扩容会因为int溢出产生负数，碰到这种情况时应该特殊处理，而不是什么都不做，等着后面抛出一个ArrayIndexOutOfBoundsException。

2、就是这句代码不太好，过早溢出
     int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;
虽然上面这行代码和1.7开始的oldCapacity + (oldCapacity >> 1) 看上去一样，都是相当于1.5倍，但实际上是有区别的。两个区别，第一个小区别是jdk1.6的那种乘除运算的数学结果比后面一个大1比如oldCapacity=10，1.6的算法得到16，1.7开始的算法得到15，这个影响不大；第二个区别就是两者在数字比较大是运算结果不一样，比如oldCapacity=10^9，这个数和Integer.MAX_VALUE位数一样，用1.6的算法得到的会是错误的-647483647，用1.7的则是正确的1500000000，这时候明明可以1.5倍扩容，但是jdk1.6却用的是按需扩容。

在计算机里面对于int型的两个不同的数a和b，有
     a-b>0 不等价于 a>b
因为，a-b>0会被int溢出影响，a>b不会受int溢出影响。无符号的int型中a-b>0是一定成立的；有符号的int型，负数可以看成是正数的溢出，假设a = Integer.MAX_VALUE + 10，b = Integer.MAX_VALUE - 10，很明显a是负数，b是正数，运行一遍a>b得到false，再运行一遍a-b得到的是20，a-b>0得到true。因此对于int型，a>b和a-b>0在if判断中有不同的功能，前者是纯粹比较大小，正数一定大于负数；后者可以判断溢出，正数不一定大于负数。

所以1.7版本对上面两个问题做了修改。

1、从1.7开始将内部扩容和外部可以调用的扩容方法分开了，通过源码（上面贴的是1.8的代码，可以看出是一样的）可以看出：外部调用的手动扩容方法ensureCapacity要多一个判断条件 minCapacity > minExpand，这个判断条件拦截掉负数的minCapacity，这样调用内部扩容ensureCapacityInternal方法时，minCapacity一定是正数；内部扩容方法直接就用minCapacity - elementData.length > 0判断，此条件可以检测出int型溢出，碰到溢出最后会抛出一个OOM错误。jdk1.7用OOM，这比jdk1.6用ArrayIndexOutOfBoundsException更好，因为此时数组大小超出了虚拟机对数组的限制，虚拟机无法处理这种情况了，抛出一个ERROR是合理的。

2、使用这行代码
     newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
这行不仅仅是是用位运算加快执行速度，上面说了，这种做法才是对的，是真正的1.5倍。不仅仅因为那一个大小的差别，更重要的是避免过早出现int溢出的情况，保证了内部自动扩容会尽量按规定的策略执行。同时整个扩容处理流程中多增加了几处if判断，对各种情况处理更加完善。

还有一个问题就是，MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8。这个是1.7开始才有的，注释说这个是因为在一些虚拟机的数组实现中，会有array header这个保留部分，所以数组最大长度并不是实际的Integer.MAX_VALUE。这个在1.8自带的HotSpot上测试（环境Win7 64位，Java HotSpot(TM) 64-Bit Server VM (build 25.111-b14,mixed mode)），准确值应该是Integer.MAX_VALUE -

2.比这个值大就会出现OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit。此Error和hugeCapacity中抛出的OOM基本上差不多，这两个跟一般的OOM还是有区别的。抛出这个异常时，一般是程序有问题，此时虚拟机看看数组大小，就知道了它是不能完成这样的内存分配的，跟剩余的内存空间大小没关系。

测试下实际MAX_ARRAY_SIZE（都是64bit的）
jdk1.8 Integer,MAX_VALUE - 2，超过这个值（实际上也只有两个数可选，Integer.MAX_VALUE和Integer.MAX_VALUE - 1）就抛出OutOfMemoryError: Requested array size exceeds VM limit
jdk1.7 Integer.MAX_VALUE - 2
jdk1.6 Integer.MAX_VALUE，使用这个值能够成功创建数组（使用boolean数组）

在带初始容量的构造方法 public ArrayList(int initialCapacity) 中，并没有判断初始容量是否大于MAX_ARRAY_SIZE。个人觉得还是判断下好，不判断可能在扩容时会有点问题。下面给一组变量值大家试下，看下是不是真有问题。

初始数组长度 elementData.length = Integer.MAX_VALUE - 5 = 2147483642；
还要继续添加的长度 expand = Integer.MAX_VALUE - 2 = 2147483645；
最小容量 minCapacity = expand + elementData.length = -9；
ensureExplicitCapacity方法中 minCapacity - elementData.length = 2147483645 > 0，会继续执行grow方法；
grow方法中 newCapacity = elementData.length + (elementData.length >> 1) = -1073741833；
grow方法中的第一个if，newCapacity - minCapacity = -1073741824 < 0，执行第一个if中的 newCapacity = minCapacity，newCapacity = -9；
grow方法中的第二个if，newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE = -2147483648 < 0，不执行第二个if中的语句；
执行最后的Arrays.copyOf，因为newCapacity = -9 < 0，会抛出异常NegativeArraySizeException。

grow方法中第二个if，如果newCapacity是负数，只有是-9到-1这几个负数，才会不执行hugeCapacity方法而是直接执行Arrays.copyOf抛出异常。如果构造方法中拦截判断下是否大于MAX_ARRAY_SIZE，一开始的数组长度就限制在Integer.MAX_VALUE - 8，应该是无法通过一个正数的expand，使得minCapacity在[-9,-1]内。严格证明暂时给不出，实际运行中由于内存限制无法演示。

四、常用方法

ArrayList提供的public方法的实现，基本上都有利用数组随机访问特性，以及System.arraycopy/Arrays.copyOf数组快速复制，进行加速。

1、来自List接口中的方法

E get(int index)：这个没啥说的。
E set(int index,E element)：这个没啥说的。
void add(int index,E element)：这个内部会进行数组复制，复制原来index开始的数组到 index+1 开始的位置，因此在ArrayList中间add元素是比较慢的，平均下来是O(n)的时间。没必要时尽量不使用这个方法，而是直接使用 add(e) 添加到尾部，add(e) 平均下来只会耗费O(1)的时间，效率高很多。
简单画了个图，可以看下。

E remove(int index)：基本同上，会进行数组复制，这是数组实现的list避免不了的问题。注意下实现中的elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work，这句让list不引用元素，让元素可以被回收（当然，还得其他地方都不引用元素），避免集合类“假删除”造成内存泄漏。
remove示意图如下。

int indexOf(Object o)：此方法和下面的lastIndexOf方法会进行null判断，o == null则在遍历时使用 == 进行比较，o != null则在遍历时使用equals方法进行比较，所以使用时请注意下元素的equals方法。
int lastIndexOf(Object o)：同上。
boolean addAll(int index,Collection<? extends E> c)：elementData数组中插入c.toArray()数组，使用的System.arraycopy复制进去。
ListIterator<E> listIterator(int index)：返回一个基于数组操作的ListIterator，ListIterator是Iterator的增强实现。传统的Iterator只能往一个方向迭代，并且只能在迭代中进行remove这一个写操作；ListIterator能够双向迭代，支持迭代时获取下标，并且能够在迭代中进行add和set操作。不过List这一系的迭代器弄得比较乱，抽象类AbstractList中有一套，几个主要实现类ArrayList、LinkedList、Vector、CopyOnWriteArrayList中又各自有一套。父类中那一套是通用的，各个具体的类中的那一套，一般都是优化过的，效率会提升一些，所以不用管父类的迭代器了，那些虽然通用，但是效率不高，差不多过时了。jdk1.6的ArrayList是直接使用父类Abstract中的通用的那一套，效率稍微低些。
ListIterator<E> listIterator()：就是new ListItr(0);
List<E> subList(int fromIndex,int toIndex)：返回此List的某一段的视图，具体返回类型是java.util.ArrayList$SubList这个内部类，ArrayList.subList是复用原ArrayList的elementdata数组，操作原数组也会对subList有影响。jdk1.6中是用父类的这个方法，返回一个通用的java.util.SubLlist，1.7开始使用的是java.util.ArrayList.SubList，直接操作ArrayList的数组，效率更高。虽然重写了一份功能几乎一样的代码，但是作为一个基层的类，效率还是很重要的。

2、来自Collection(Iteratable)接口的方法

Iterator<E> iterator()：返回一个内部的实现类，从jdk1.7开始该实现类使用数组的特性优化实现Iterator的几个方法，1.6返回的是父类AbstractList中定义的一个List接口通用的迭代器。
int size()：直接返回属性size
boolean isEmpty()：size == 0
boolean contains(Object o)：使用的是indexOf
boolean add(E e)：尾部添加，只用考虑是否扩容，不扩容时的插入不用考虑数组元素移动的问题，平均下来是O(1)的时间。这里可以简单证明下：初始a个容量，每次扩容后是1.5倍，设为c；那么扩容次数为x = O(logc(n))（c为底数）；扩容移动的元素个数，等比数列求和，为O(c^x) = O(n)；不扩容时每个元素为O(1)，不扩容总共消耗小于O(n)；总共耗时O(n)，平均耗时O(1)。
boolean remove(Object o)：移除所有“相等”的元素，此处相等和indexOf中的一样，null使用 ==，非null使用equals。移除时使用的fastRemove(int index)跟remove(int index)行为一样，因为是内部使用，所以不用检查边界，而且返回void。
boolean containsAll(Collection<?> c)：继承使用AbstractCollection中的方法，使用for-each挨个检验contains。对于Iterable的实现类，for-each是用Iterator实现的。在ArrayList这种基于数组的实现中，传统for循环比Iterator要快，Iterator比直接数组下标取值要多不少步骤，在N次简单循环这种狂飙cpu的操作中，每个步骤都是花时间的，所以Iterator（for-each循环）要慢。不够估计是此方法用的不多，在ArrayList中没有用数组的特性进一步优化此方法。1.7以后ArrayList中其余几个All方法都重写了，就这个All方法还是用的父类的。
boolean addAll(Collection<? extends E> c)：c.toArray，数组尾部追加数组，先确保容量，然后复制要add的数组就行。
boolean removeAll(Collection<?> c)：可以理解为差集操作，这个和下面的retainAll一起讲，都是利用batchRemove方法，只是判断是否删除一个元素时行为相反。1.8在调用batchRemove进行了null判断，c == null会提前抛出NPE，1.6的是重用父类AbstractCollection中的实现。

// 此方法就是一个简单的数组批量删除方法，并且删除后剩余的元素相对顺序不变，且全部往前移动 
// 之所以使用try-fianlly是因为c.contains可能会抛出异常(c == null，或者实现类中不允许null），导致ArrayList没有能更新size以及对底层数组进行整理， 
//  使用finally可以保证保证这一点，并且与父类AbstractCollection中已经实现的removeAll/retainAll方法的行为的一致性 
// 通过finally中的代码可以看出，这些没有进行判断的元素会全部保留。 
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. 
  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; 
} 

boolean retainAll(Collection<?> c)：交集操作，上面removeAll已经讲了。
void clear()：for循环清空elementData数组，并把size置为0，不改变容量。
boolean equals(Object o)：继承使用父类AbstractList中的方法，算法和判断两个数组内容是否全等一样，就是用的是迭代器而不是传统for循环，此方法用得很少，所以没用数组特性进一步优化。
int hashCode()：同上，继承使用父类AbstractList中的方法，hashCode算法也不特殊，线性结构常用的hash = 31 * hash + e.hashCode。
Object[] toArray()：直接使用Arrays.copyOf拷贝一份elementData数组作为返回值，也就是数组不共享但是元素共享。
<T> T[] toArray(T[] a)：此方法说明下，觉得行为有些不太友好。

public <T> T[] toArray(T[] a) { 
 if (a.length < size) 
  // Make a new array of a's runtime type,but my contents: 
  return (T[]) Arrays.copyOf(elementData,a.getClass()); 
 System.arraycopy(elementData,a,size); 
 if (a.length > size) 
  a[size] = null; 
 return a; 
} 

此方法很简单，分3种情况处理：给定数组空间小了，新建一样大小数组并拷贝过去（新建操作是在Arrays.copyOf里面完成的）；刚好相等，直接拷贝就过去完事；给定数组大了，拷贝过去后，由于只覆盖了原数组的前面一部分，再把接下来的一个元素变为null。

觉得不友好的就是给定数组大了的这种情况，因为它会多覆盖掉一个值，注释中说这么做的原因是“当调用者知道列表不包含任何空元素时，这在确定列表的长度时非常有用”，这是个坑啊。下面的demo简单展示了这个坑。

public class TestArrayList { 
 public static void main(String[] args) { 
  List<String> sList = Arrays.asList("0","1","2","3","4","5","6","7","8","9"); 
  // 推荐使用空数组 
  String[] s0 = {}; 
  System.err.println("s0 = " + Arrays.toString(sList.toArray(s0))); 
  // s0 = [0,1,2,3,4,5,6,7,8,9] 
 
  // 也可以使用等长数组 
  String[] s10 = new String[sList.size()]; 
  System.err.println("s10 = " + Arrays.toString(sList.toArray(s10))); 
  // s10 = [0,9] 
 
  // 除非你清楚，否则不要像下面这么做，因为s20[10]被此方法设置为null 
  String[] s20 = new String[20]; 
  s20[10] = "10"; 
  s20[11] = "11"; 
  s20[12] = "12"; 
  System.err.println("s20 = " + Arrays.toString(sList.toArray(s20))); 
  // s20 = [0,9,null,11,12,null] 
 } 
} 

五、独有的两个方法
public void ensureCapacity(int minCapacity)：可以外部调用的手动扩容方法，在要添加大量元素之前，预估下容量，调用这个方法手动扩容，避免频繁自动扩容降低性能。
public void trimToSize()：节省空间，使得elementData刚好容纳下所有元素。

六、几个jdk1.8新增的函数式、stream有关的方法

这里不说。集合类这部分要说，也放在以后一起说

简单总结下，jdk1.7版本对比1.6版本，三个改动：
1、懒初始化，因此默认构造方法创建的是空数组，不再是10个大小的数组；
2、扩容相关的完善；
3、一些方法不再直接使用父类的通用实现，改为利用数组特性的更有效率的实现。
对比着看更容易发现问题，也跟有收获。

以上就是本文的全部内容，希望对大家的学习有所帮助，也希望大家多多支持编程小技巧。