ArrayList 源码精读（JDK 8 中文注释版）
返回使用建议：
- JDK 8 是面试和生产代码中最常见的版本，推荐重点精读本页。
- 可以重点关注：
- 底层
Object[]的初始化与扩容逻辑； add/remove等改动 size 的方法如何维护modCount；- 迭代器与
subList的实现细节。
- 底层
/*
* 本文件基于 JDK 8 的 ArrayList 源码，加入中文注释，方便理解其实现原理。
* 代码结构与官方源码保持一致，仅在关键位置补充中文说明。
*/
package java.util;
import java.util.function.Consumer;
import java.util.function.Predicate;
import java.util.function.UnaryOperator;
import sun.misc.SharedSecrets;
/**
* ArrayList：基于可扩容数组实现的 List。
*
* 主要特性（同 JDK7，总结一下）：
* 1）底层是 Object[] 顺序存储，随机访问快（get/set O(1)）。
* 2）支持动态扩容，默认容量 10，扩容因子约 1.5 倍。
* 3）非线程安全，多线程下需外部同步或使用 Collections.synchronizedList 包装。
* 4）迭代器 / Spliterator 均为 fail-fast，通过 modCount 检测并发修改。
*
* JDK8 关键变化：
* - 新增 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，用于区分“无参构造的默认空数组”和“容量为 0 的显式空数组”；
* - 引入 Lambda 相关 API：forEach、removeIf、replaceAll、sort、spliterator 等，并结合 modCount 做 fail-fast。
*/
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
// 序列化版本号
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
/**
* 默认初始容量：10
*/
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
/**
* 共享空数组：用于“容量为 0 的 ArrayList”（例如 new ArrayList(0) 或从空集合构造）。
*/
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* 默认空数组：用于“无参构造”的 ArrayList。
* 与 EMPTY_ELEMENTDATA 区分开来，方便首次添加元素时扩容到 DEFAULT_CAPACITY。
*
* 区别：
* - EMPTY_ELEMENTDATA：语义上“容量为 0 的数组”，以后是否扩容，由用户后续操作决定；
* - DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA：语义上“尚未分配真实容量的默认空表”，首次 add 时默认扩到 10。
*/
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
/**
* 存储元素的真实数组。
* - 容量 = elementData.length
* - 当 elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 时，首次添加元素会扩到 DEFAULT_CAPACITY
*
* 非 private 是为了嵌套类（如 SubList、Spliterator）访问更方便。
*/
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
/**
* 实际元素个数（逻辑大小）
*
* @serial
*/
private int size;
/**
* 构造方法一：指定初始容量。
*
* 逻辑：
* - initialCapacity > 0：直接分配对应长度的数组；
* - initialCapacity == 0：使用 EMPTY_ELEMENTDATA；
* - initialCapacity < 0：抛出 IllegalArgumentException。
*/
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);
}
}
/**
* 构造方法二：无参构造，延迟到第一次 add 时再扩容到 DEFAULT_CAPACITY。
*
* 与 JDK7 区别：这里使用 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，而不是直接使用 shared 空数组。
*/
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
/**
* 构造方法三：使用指定集合 c 的所有元素来初始化列表。
*
* 注意：
* - 若 c.size() > 0 且 c 本身是 ArrayList，则直接复用其底层数组（浅拷贝）；
* - 若 c.size() == 0，则使用 EMPTY_ELEMENTDATA。
*/
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
Object[] a = c.toArray();
if ((size = a.length) != 0) {
if (c.getClass() == ArrayList.class) {
elementData = a;
} else {
elementData = Arrays.copyOf(a, size, Object[].class);
}
} else {
// replace with empty array.
elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
/**
* 将当前容量裁剪为 size，释放多余空间。
*
* 当 size == 0 时，直接使用共享空数组 EMPTY_ELEMENTDATA。
*/
public void trimToSize() {
modCount++;
if (size < elementData.length) {
elementData = (size == 0)
? EMPTY_ELEMENTDATA
: Arrays.copyOf(elementData, size);
}
}
/**
* 手动“预热容量”，确保至少能容纳 minCapacity 个元素。
*
* 逻辑与 JDK7 类似：引入 minExpand，区分“默认空表”和“已经分配过容量”的场景。
*/
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)
// 若已经不是“默认空表”，则只要 minCapacity > 0 都可以考虑扩容
? 0
// 若还是默认空表，则只有当 minCapacity > 默认容量 10 时才会在这里立刻扩容
: DEFAULT_CAPACITY;
if (minCapacity > minExpand) {
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
}
/**
* 计算期望的“最低容量”：
* - 若当前是默认空表 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA，则至少要分配 DEFAULT_CAPACITY；
* - 否则直接返回调用方指定的 minCapacity。
*/
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
/**
* 内部统一入口，所有 add / addAll 最终会走到这里。
*/
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
/**
* 真正进行“结构性修改计数 + 检查 + 扩容”的方法。
*
* - modCount++：记录结构性修改次数，供迭代器 / Spliterator 做 fail-fast 检测；
* - 若 minCapacity 超过当前数组长度，则调用 grow 执行扩容。
*/
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// 防溢出写法：minCapacity - elementData.length > 0 等价于 minCapacity > elementData.length
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
/**
* 能够分配的最大数组长度（留出部分“头信息”空间）。
*/
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
/**
* 扩容核心逻辑：
* - 以 1.5 倍（old + old >> 1）为基础；
* - 若仍小于 minCapacity，则直接使用 minCapacity；
* - 若超过 MAX_ARRAY_SIZE，则交由 hugeCapacity 处理。
*/
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 1.5 倍
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
// 通常 minCapacity 与 size 接近，这样扩容能减少次数、提高性能
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
/**
* 处理极端情况：需要的容量非常接近/超过 int 最大值。
*/
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
// ====================== 基本查询操作 ======================
public int size() {
return size;
}
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) >= 0;
}
/**
* 从前往后线性查找第一次出现的位置。
* 为支持 null，分为 o == null 和 o != null 两种情况。
*/
public int indexOf(Object o) {
if (o == null) {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
/**
* 从后往前线性查找最后一次出现的位置。
*/
public int lastIndexOf(Object o) {
if (o == null) {
for (int i = size-1; i >= 0; i--)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = size-1; i >= 0; i--)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
/**
* clone：浅拷贝，只复制数组本身与结构信息，不复制元素对象本身。
*/
public Object clone() {
try {
ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();
v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
v.modCount = 0;
return v;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// 理论上不会发生，因为实现了 Cloneable
throw new InternalError(e);
}
}
/**
* 返回一个“刚好装下所有元素”的 Object[] 副本。
* 不会暴露内部 elementData，防止外部修改破坏封装。
*/
public Object[] toArray() {
return Arrays.copyOf(elementData, size);
}
/**
* 泛型版本 toArray(T[] a)，遵循 Collection 接口规范。
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public <T> T[] toArray(T[] a) {
if (a.length < size)
// 创建一个与 a 运行时类型相同、长度为 size 的新数组
return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());
System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}
// ====================== 按索引访问/修改 ======================
@SuppressWarnings("unchecked")
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
return elementData(index);
}
public E set(int index, E element) {
rangeCheck(index);
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
/**
* 尾插 add(e)，均摊 O(1)。
*/
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
/**
* 在指定位置插入元素，后移 index 及其之后的所有元素。
*/
public void add(int index, E element) {
rangeCheckForAdd(index);
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}
/**
* 删除指定下标的元素，时间复杂度 O(n - index)。
*/
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue = elementData(index);
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // 置空，方便 GC
return oldValue;
}
/**
* 删除第一次出现的指定元素，成功返回 true。
*/
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
fastRemove(index);
return true;
}
} else {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
/*
* 无返回值的快速删除实现，调用方已保证 index 合法。
*/
private void fastRemove(int index) {
modCount++;
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null;
}
/**
* clear：清空列表，置空所有引用，方便 GC。
*/
public void clear() {
modCount++;
for (int i = 0; i < size; i++)
elementData[i] = null;
size = 0;
}
/**
* 将集合 c 中所有元素追加到当前列表末尾。
*/
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount
System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
/**
* 从指定下标 index 开始插入集合 c 中所有元素。
*/
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
rangeCheckForAdd(index);
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacityInternal(size + numNew); // Increments modCount
int numMoved = size - index;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
numMoved);
System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
size += numNew;
return numNew != 0;
}
/**
* 删除 [fromIndex, toIndex) 区间的一段元素。
* 一般通过 subList().clear() 间接使用。
*/
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
modCount++;
int numMoved = size - toIndex;
System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex,
numMoved);
int newSize = size - (toIndex-fromIndex);
for (int i = newSize; i < size; i++) {
elementData[i] = null;
}
size = newSize;
}
// ====================== 下标检查与异常信息 ======================
private void rangeCheck(int index) {
if (index >= size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private void rangeCheckForAdd(int index) {
if (index > size || index < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private String outOfBoundsMsg(int index) {
return "Index: "+index+", Size: "+size;
}
// ====================== 批量删除 / 保留 ======================
public boolean removeAll(Collection<?> c) {
Objects.requireNonNull(c);
return batchRemove(c, false);
}
public boolean retainAll(Collection<?> c) {
Objects.requireNonNull(c);
return batchRemove(c, true);
}
/**
* 批量删除核心实现：使用读写指针 r/w 在同一数组上原地过滤。
*
* complement = false：删除在 c 中的元素；
* complement = true ：保留在 c 中的元素（即 retainAll）。
*/
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 {
if (r != size) {
System.arraycopy(elementData, r,
elementData, w,
size - r);
w += size - r;
}
if (w != size) {
for (int i = w; i < size; i++)
elementData[i] = null;
modCount += size - w;
size = w;
modified = true;
}
}
return modified;
}
// ====================== 自定义序列化 ======================
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException{
int expectedModCount = modCount;
s.defaultWriteObject();
// 为兼容 clone 的行为，这里写出 size 作为容量
s.writeInt(size);
for (int i=0; i<size; i++) {
s.writeObject(elementData[i]);
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
s.defaultReadObject();
s.readInt(); // capacity，JDK8 中同样忽略
if (size > 0) {
int capacity = calculateCapacity(elementData, size);
SharedSecrets.getJavaOISAccess().checkArray(s, Object[].class, capacity);
ensureCapacityInternal(size);
Object[] a = elementData;
for (int i=0; i<size; i++) {
a[i] = s.readObject();
}
}
}
// ====================== 迭代器 ======================
public ListIterator<E> listIterator(int index) {
if (index < 0 || index > size)
throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
return new ListItr(index);
}
public ListIterator<E> listIterator() {
return new ListItr(0);
}
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
/**
* Itr：单向迭代器，基于下标游标 cursor 实现。
*
* expectedModCount 用于 fail-fast 检测：若与外部的 modCount 不一致，则抛出 ConcurrentModificationException。
*/
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor; // 下一个要返回元素的索引
int lastRet = -1; // 上次返回的索引，未返回过则为 -1
int expectedModCount = modCount;
Itr() {}
public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
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];
}
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();
}
}
/**
* JDK8 新增：forEachRemaining，结合 Lambda 一次性消费剩余元素。
*/
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) {
Objects.requireNonNull(consumer);
final int size = ArrayList.this.size;
int i = cursor;
if (i >= size) {
return;
}
final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
while (i != size && modCount == expectedModCount) {
consumer.accept((E) elementData[i++]);
}
// 循环结束后统一更新 cursor 和 lastRet，减少写次数
cursor = i;
lastRet = i - 1;
checkForComodification();
}
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/**
* ListItr：双向迭代器，在 Itr 的基础上扩展 previous / set / add 能力。
*/
private class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {
ListItr(int index) {
super();
cursor = index;
}
public boolean hasPrevious() {
return cursor != 0;
}
public int nextIndex() {
return cursor;
}
public int previousIndex() {
return cursor - 1;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E previous() {
checkForComodification();
int i = cursor - 1;
if (i < 0)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i;
return (E) elementData[lastRet = i];
}
public void set(E e) {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.set(lastRet, e);
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
public void add(E e) {
checkForComodification();
try {
int i = cursor;
ArrayList.this.add(i, e);
cursor = i + 1;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
}
// ====================== subList 视图 ======================
public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size);
return new SubList(this, 0, fromIndex, toIndex);
}
static void subListRangeCheck(int fromIndex, int toIndex, int size) {
if (fromIndex < 0)
throw new IndexOutOfBoundsException("fromIndex = " + fromIndex);
if (toIndex > size)
throw new IndexOutOfBoundsException("toIndex = " + toIndex);
if (fromIndex > toIndex)
throw new IllegalArgumentException("fromIndex(" + fromIndex +
") > toIndex(" + toIndex + ")");
}
/**
* SubList：对原列表的一个“窗口视图”，共享同一底层数组。
*/
private class SubList extends AbstractList<E> implements RandomAccess {
private final AbstractList<E> parent;
private final int parentOffset;
private final int offset;
int size;
SubList(AbstractList<E> parent,
int offset, int fromIndex, int toIndex) {
this.parent = parent;
this.parentOffset = fromIndex;
this.offset = offset + fromIndex;
this.size = toIndex - fromIndex;
this.modCount = ArrayList.this.modCount;
}
public E set(int index, E e) {
rangeCheck(index);
checkForComodification();
E oldValue = ArrayList.this.elementData(offset + index);
ArrayList.this.elementData[offset + index] = e;
return oldValue;
}
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
checkForComodification();
return ArrayList.this.elementData(offset + index);
}
public int size() {
checkForComodification();
return this.size;
}
public void add(int index, E e) {
rangeCheckForAdd(index);
checkForComodification();
parent.add(parentOffset + index, e);
this.modCount = parent.modCount;
this.size++;
}
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);
checkForComodification();
E result = parent.remove(parentOffset + index);
this.modCount = parent.modCount;
this.size--;
return result;
}
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
checkForComodification();
parent.removeRange(parentOffset + fromIndex,
parentOffset + toIndex);
this.modCount = parent.modCount;
this.size -= toIndex - fromIndex;
}
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(this.size, c);
}
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
rangeCheckForAdd(index);
int cSize = c.size();
if (cSize==0)
return false;
checkForComodification();
parent.addAll(parentOffset + index, c);
this.modCount = parent.modCount;
this.size += cSize;
return true;
}
public Iterator<E> iterator() {
return listIterator();
}
public ListIterator<E> listIterator(final int index) {
checkForComodification();
rangeCheckForAdd(index);
final int offset = this.offset;
return new ListIterator<E>() {
int cursor = index;
int lastRet = -1;
int expectedModCount = ArrayList.this.modCount;
public boolean hasNext() {
return cursor != SubList.this.size;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= SubList.this.size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (offset + i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1;
return (E) elementData[offset + (lastRet = i)];
}
public boolean hasPrevious() {
return cursor != 0;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E previous() {
checkForComodification();
int i = cursor - 1;
if (i < 0)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (offset + i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i;
return (E) elementData[offset + (lastRet = i)];
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) {
Objects.requireNonNull(consumer);
final int size = SubList.this.size;
int i = cursor;
if (i >= size) {
return;
}
final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (offset + i >= elementData.length) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
while (i != size && modCount == expectedModCount) {
consumer.accept((E) elementData[offset + (i++)]);
}
lastRet = cursor = i;
checkForComodification();
}
public int nextIndex() {
return cursor;
}
public int previousIndex() {
return cursor - 1;
}
public void remove() {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
SubList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
expectedModCount = ArrayList.this.modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
public void set(E e) {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.set(offset + lastRet, e);
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
public void add(E e) {
checkForComodification();
try {
int i = cursor;
SubList.this.add(i, e);
cursor = i + 1;
lastRet = -1;
expectedModCount = ArrayList.this.modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
final void checkForComodification() {
if (expectedModCount != ArrayList.this.modCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
};
}
public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size);
return new SubList(this, offset, fromIndex, toIndex);
}
private void rangeCheck(int index) {
if (index < 0 || index >= this.size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private void rangeCheckForAdd(int index) {
if (index < 0 || index > this.size)
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private String outOfBoundsMsg(int index) {
return "Index: "+index+", Size: "+this.size;
}
private void checkForComodification() {
if (ArrayList.this.modCount != this.modCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
/**
* 为 SubList 提供 Spliterator，实现流式遍历时的分割和 fail-fast 检测。
*/
public Spliterator<E> spliterator() {
checkForComodification();
return new ArrayListSpliterator<E>(ArrayList.this, offset,
offset + this.size, this.modCount);
}
}
// ====================== JDK8 Lambda 相关增强方法 ======================
@Override
public void forEach(Consumer<? super E> action) {
Objects.requireNonNull(action);
final int expectedModCount = modCount;
@SuppressWarnings("unchecked")
final E[] elementData = (E[]) this.elementData;
final int size = this.size;
for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
action.accept(elementData[i]);
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
@Override
public boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) {
Objects.requireNonNull(filter);
// 第一轮：找出需要删除的元素索引（使用 BitSet 标记），此阶段抛异常不会改变集合
int removeCount = 0;
final BitSet removeSet = new BitSet(size);
final int expectedModCount = modCount;
final int size = this.size;
for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
@SuppressWarnings("unchecked")
final E element = (E) elementData[i];
if (filter.test(element)) {
removeSet.set(i);
removeCount++;
}
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
// 第二轮：将保留的元素向左压缩覆盖被删除的位置
final boolean anyToRemove = removeCount > 0;
if (anyToRemove) {
final int newSize = size - removeCount;
for (int i=0, j=0; (i < size) && (j < newSize); i++, j++) {
i = removeSet.nextClearBit(i);
elementData[j] = elementData[i];
}
for (int k=newSize; k < size; k++) {
elementData[k] = null; // 帮助 GC
}
this.size = newSize;
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
modCount++;
}
return anyToRemove;
}
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {
Objects.requireNonNull(operator);
final int expectedModCount = modCount;
final int size = this.size;
for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
elementData[i] = operator.apply((E) elementData[i]);
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
modCount++;
}
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public void sort(Comparator<? super E> c) {
final int expectedModCount = modCount;
Arrays.sort((E[]) elementData, 0, size, c);
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
modCount++;
}
// ====================== Spliterator 实现 ======================
@Override
public Spliterator<E> spliterator() {
return new ArrayListSpliterator<>(this, 0, -1, 0);
}
/**
* 基于下标的延迟绑定 Spliterator，实现流式遍历时的拆分与 fail-fast。
*/
static final class ArrayListSpliterator<E> implements Spliterator<E> {
private final ArrayList<E> list;
private int index; // 当前遍历位置
private int fence; // -1 表示尚未初始化；初始化后为“最后一个元素下标 + 1”
private int expectedModCount; // 记录创建时的 modCount，用于 fail-fast
ArrayListSpliterator(ArrayList<E> list, int origin, int fence,
int expectedModCount) {
this.list = list;
this.index = origin;
this.fence = fence;
this.expectedModCount = expectedModCount;
}
/**
* 延迟初始化 fence 和 expectedModCount，提高精确性。
*/
private int getFence() {
int hi;
ArrayList<E> lst;
if ((hi = fence) < 0) {
if ((lst = list) == null)
hi = fence = 0;
else {
expectedModCount = lst.modCount;
hi = fence = lst.size;
}
}
return hi;
}
public ArrayListSpliterator<E> trySplit() {
int hi = getFence(), lo = index, mid = (lo + hi) >>> 1;
return (lo >= mid) ? null : // 范围太小时不再拆分
new ArrayListSpliterator<E>(list, lo, index = mid,
expectedModCount);
}
public boolean tryAdvance(Consumer<? super E> action) {
if (action == null)
throw new NullPointerException();
int hi = getFence(), i = index;
if (i < hi) {
index = i + 1;
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E)list.elementData[i];
action.accept(e);
if (list.modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
return true;
}
return false;
}
public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
int i, hi, mc;
ArrayList<E> lst; Object[] a;
if (action == null)
throw new NullPointerException();
if ((lst = list) != null && (a = lst.elementData) != null) {
if ((hi = fence) < 0) {
mc = lst.modCount;
hi = lst.size;
}
else
mc = expectedModCount;
if ((i = index) >= 0 && (index = hi) <= a.length) {
for (; i < hi; ++i) {
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) a[i];
action.accept(e);
}
if (lst.modCount == mc)
return;
}
}
throw new ConcurrentModificationException();
}
public long estimateSize() {
return (long) (getFence() - index);
}
public int characteristics() {
return Spliterator.ORDERED | Spliterator.SIZED | Spliterator.SUBSIZED;
}
}
}