Java源码解析ArrayList及ConcurrentModificationException

三叶草

今天小编就为大家分享一篇关于Java源码解析ArrayList及ConcurrentModificationException，小编觉得内容挺不错的，现在分享给大家，具有很好的参考价值，需要的朋友一起跟随小编来看看吧
本文基于jdk1.8来分析arraylist的源码
首先是主要的成员变量。

/**
 * 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;

其中初始大小为10，size表示集合中元素的个数。此外，还有两个空数组empty_elementdata，和defaultcapacity_empty_elementdata。通过defaultcapacity_empty_elementdata的注释，我们可以了解到，这个变量区别于empty_elementdata，主要是为了决定第一个元素插入时，扩容多大的问题。从这里的描述可以理解到，arraylist创建好后，其实并没有真正分配数组空间，而是在第一个元素插入时，才分配的空间。这一点是区别于jdk1.6的。在jdk1.6中，arraylist一创建，数据空间就默认分配好了，10个或指定的空间。jdk1.8这么做，可以做到空间延迟分配，提高程序性能。
接下来看一下构造函数。

/**
   * 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);
  }
  }

无参构造函数，将创建一个长度为0的空数组。
有参构造函数，参数大于0时正常创建数组，参数为0时，也是创建长度为0的数组。但它和无参构造函数创建的空数组是可以区别开的，它们使用了不同的对象。
接下来是插入元素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);
  }

通过calculatecapacity函数，我们可以知道，如果是用new arraylist()创建的list，第一次add元素，计算得mincapacity = 1。如果是new arraylist(0)创建的list，计算得mincapacity = 10. 然后再根据mincapacity去grow。
get方法比较简单，这里不再分析。
arraylist的一个常见问题是concurrentmodificationexception，同步修改异常，也称为快速失败，fast-fail。当我们以foreach方式遍历arraylist时，如果在遍历过程中删除arraylist的元素，或者别的线程往arraylist中添加元素，就会抛出该异常。这里需要注意，以for(int i = 0; i < list.size(); i++)的方式遍历arraylist时，是不会抛出同步修改异常的，但用这种方式遍历，需要处理好i的前进速度。
那么，用foreach方式遍历arraylist为什么会抛出同步修改异常呢？
foreach代码的底层实现，是用iterator对arraylist进行遍历，在遍历过程中，会持续调用next获取下一个元素。next方法中，会首先checkforcomodification()，它的作用是检查modcount和expectedmodcount是否相等。不相等时，则抛出同步修改异常。那么什么情况下修改次数和期望修改次数不相等呢？这里需要首先弄明白，modcount和expectedmodcount是什么东西？modcount是arraylist从它的父类继承来的属性，记录了集合的修改次数，add，remove时都会给modcount加1. expectedmodcount是迭代器的成员变量，它是在创建迭代器时，取的modcount的值，并且，在遍历过程中不再改变。那么就清楚了，expectedmodcount其实是开始遍历时modcount的值，如果在遍历过程中，arraylist进行了add或remove操作，那么必然导致expectedmodcount和modcount不相等，于是就抛出了同步修改异常。

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，同步修改异常如何避免呢？或者说，我们如何遍历集合并把其中的某些元素删除呢？
答案是使用迭代器的remove方法删除元素。在迭代器的remove方法中，删除元素后，会重新把modcount赋值给expectedmodcount，所以，它不会抛出同步修改异常。

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();
   }
   }

总结
以上就是这篇文章的全部内容了，希望本文的内容对大家的学习或者工作具有一定的参考学习价值，谢谢大家对CodeAE代码之家的支持。如果你想了解更多相关内容请查看下面相关链接
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