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java.util包简介 如何开发应用之一


  arraylist是list接口的一个可变长数组实现。实现了所有list接口的操作,并允许存储null值。除了没有进行同步,arraylist基本等同于vector。在vector中几乎对所有的方法都进行了同步,但arraylist仅对writeobject和readobject进行了同步,其它比如add(object)、remove(int)等都没有同步。
  
  1、存储
  
  arraylist使用一个object的数组存储元素。
  
  private transient object elementdata[];
  
  arraylist实现了java.io.serializable接口,这儿的transient标示这个属性不需要自动序列化。下面会在writeobject()方法中详细讲解为什么要这样作。
  
  2、add和remove
  
  public boolean add(object o)
  {
  ensurecapacity(size + 1);
  // increments modcount!!
  elementdata[size++] = o;
  return true;
  }
  
  注意这儿的ensurecapacity()方法,它的作用是保证elementdata数组的长度可以容纳一个新元素。在“自动变长机制”中将详细讲解。
  
  public object remove(int index)
  {
  rangecheck(index);
  modcount++;
  object oldvalue = elementdata[index];
  int nummoved = size - index - 1;
  if (nummoved > 0)
  system.arraycopy(elementdata,
  index+1, elementdata, index,
  nummoved);
  elementdata[--size] = null;
  // let gc do its work
  return oldvalue;
  }
  
  rangecheck()的作用是进行边界检查。由于arraylist采用一个对象数组存储元素,所以在删除一个元素时需要把后面的元素前移。删除一个元素时只是把该元素在elementdata数组中的引用置为null,具体的对象的销毁由垃圾收集器负责。
  
  modcount的作用将在下面的“iterator()中的同步”中说明。
  
  注:在前移时使用了system提供的一个实用方法:arraycopy(),在本例中可以看出system.arraycopy()方法可以对同一个数组进行操作,这个方法是一个native方法,如果对同一个数组进行操作时,会首先把从源部分拷贝到一个临时数组,在把临时数组的元素拷贝到目标位置。
  
  3、自动变长机制
  
  在实例化一个arraylist时,你可以指定一个初始容量。这个容量就是elementdata数组的初始长度。如果你使用:
  
  arraylist list = new arraylist();
  
  则使用缺省的容量:10。
  
  public arraylist()
  {
  this(10);
  }
  
  arraylist提供了四种add()方法:
  
  public boolean add(object o)
  
  public void add(int index, object element)
  
  public boolean addall(collection c)
  
  public boolean addall(int index, collection c)
  
  在每一种add()方法中,都首先调用了一个ensurecapacity(int minicapacity)方法,这个方法保证elementdata数组的长度不小于minicapacity。arraylist的自动变长机制就是在这个方法中实现的。
  
  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;
  elementdata = new object[newcapacity];
  system.arraycopy(olddata,
  0, elementdata, 0, size);
  }
  }
  
  从这个方法实现中可以看出arraylist每次扩容,都扩大到原来大小的1.5倍。每种add()方法的实现都大同小异,下面给出add(object)方法的实现:
  
  public boolean add(object o)
  {
  ensurecapacity(size + 1);
  // increments modcount!!
  elementdata[size++] = o;
  return true;
  }
  
  4、iterator()中的同步
  
  在父类abstractlist中定义了一个int型的属性:modcount,记录了arraylist结构性变化的次数。
  
  protected transient int modcount = 0;
  
  在arraylist的所有涉及结构变化的方法中都增加modcount的值,包括:add()、remove()、addall()、removerange()及clear()方法。这些方法每调用一次,modcount的值就加1。
  
  注:add()及addall()方法的modcount的值是在其中调用的ensurecapacity()方法中增加的。abstractlist中的iterator()方法(arraylist直接继承了这个方法)使用了一个私有内部成员类itr,生成一个itr对象(iterator接口)返回:
  
  public iterator iterator()
  {
  return new itr();
  }
  
  itr实现了iterator()接口,其中也定义了一个int型的属性:expectedmodcount,这个属性在itr类初始化时被赋予arraylist对象的modcount属性的值。
  
  int expectedmodcount = modcount;
  
  注:内部成员类itr也是arraylist类的一个成员,它可以访问所有的abstractlist的属性和方法。理解了这一点,itr类的实现就容易理解了。
  
  在itr.hasnext()方法中:
  
  public boolean hasnext()
  {
  return cursor != size();
  }
  
  调用了abstractlist的size()方法,比较当前光标位置是否越界。
  
  在itr.next()方法中,itr也调用了定义在abstractlist中的get(int)方法,返回当前光标处的元素:
  
  public object next() {
  try {
  object next = get(cursor);
  checkforcomodification();
  lastret = cursor++;
  return next;
  } catch(indexoutofboundsexception e) {
  checkforcomodification();
  throw new nosuchelementexception();
  }
  }
  
  注意,在next()方法中调用了checkforcomodification()方法,进行对修改的同步检查:
  
  final void checkforcomodification()
  {
  if (modcount != expectedmodcount)
  throw new
  concurrentmodificationexception();
  }
  
  现在对modcount和expectedmodcount的作用应该非常清楚了。在对一个集合对象进行跌代操作的同时,并不限制对集合对象的元素进行操作,这些操作包括一些可能引起跌代错误的add()或remove()等危险操作。在abstractlist中,使用了一个简单的机制来规避这些风险。这就是modcount和expectedmodcount的作用所在。
  
  5、序列化支持
  
  arraylist实现了java.io.serializable接口,所以arraylist对象可以序列化到持久存储介质中。arraylist的主要属性定义如下:
  
  private static final long
  serialversionuid = 8683452581122892189l;
  
  private transient object elementdata[];
  
  private int size;
  
  可以看出serialversionuid和size都将自动序列化到介质中,但elementdata数组对象却定义为transient了。也就是说arraylist中的所有这些元素都不会自动系列化到介质中。
  
  为什么要这样实现?因为elementdata数组中存储的“元素”其实仅是对这些元素的一个引用,并不是真正的对象,序列化一个对象的引用是毫无意义的,因为序列化是为了反序列化,当你反序列化时,这些对象的引用已经不可能指向原来的对象了。所以在这儿需要手工的对arraylist的元素进行序列化操作。这就是writeobject()的作用。
  
  private synchronized void writeobject
  (java.io.objectoutputstream s)
  throws java.io.ioexception
  {
  // write out element count,
  and any hidden stuff
  s.defaultwriteobject();
  // write out array length
  s.writeint(elementdata.length);
  // write out all elements
  in the proper order.
  for (int i=0; i<size; i++)
  s.writeobject(elementdata[i]);
  }
  
  这样元素数组elementdata中的所以元素对象就可以正确地序列化到存储介质了。对应的readobject()也按照writeobject()方法的顺序从输入流中读取:
  
  private synchronized void readobject
  (java.io.objectinputstream s)
  throws java.io.ioexception,
  classnotfoundexception
  {
  // read in size, and any
  hidden stuff
  s.defaultreadobject();
  // read in array length
  and allocate array
  int arraylength = s.readint();
  elementdata =
  new object[arraylength];
  // read in all elements
  in the proper order.
  for (int i=0; i<size; i++)
  elementdata[i] = s.readobject();
  }

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