Java常用集合框架

结构图：

数据结构

1. LinkedList： 双向链表；
2. ArrayList： 数组；
3. CopyOnWriteArrayList： 与ArrayList一样，不过线程安全（ReentrantLock）；
4. HashMap： 数组+链表/红黑树；
5. TreeMap： 红黑树；
6. HashTable： 数组+链表；
7. HashSet： 基于HashMap实现；
8. TreeSet： 基于TreeMap实现；

源码解析

1.ArrayList

1.1 成员变量

    //默认初始化大小
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
    //调用有参构造方法时，若elementData数组大小为0时，elementData等于该值
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    //调用无参构造方法时elementData数组的默认值
    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
    //用于存放数据的object数组，transient表示该变量不参与序列化，当向数组中第一次添加元素时，初始化数组大小为DEFAULT_CAPACITY
    transient Object[] elementData; 

1.2 扩容机制

    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
       modCount++;

       // overflow-conscious code
       if (minCapacity - elementData.length > 0)
           grow(minCapacity);
    }

overflow-conscious code：溢出感知代码；JDK1.6中判断为minCapacity>elementData.length。
*Integer.MAX_VALUE=2147483647，Integer.MAX_VALUE+1=-2147483648上溢后变成了负数，因此需写成a-b>0而不是a>b。

    private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        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);
    }

newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)：移位运算，向右移1位，相当于除以2向下取整，即扩容为原来的1.5倍。

1.3 添加元素add方法

   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 void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
      modCount++;
      // overflow-conscious code
      if (minCapacity - elementData.length > 0)
          grow(minCapacity);
   }

依次向elementData数组中添加元素，当添加的元素超过了数组的长度，则进行扩容。

1.4 获取元素get方法

    public E get(int index) {
       rangeCheck(index);

       return elementData(index);
   }

   private void rangeCheck(int index) {
       if (index >= size)
           throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
   }

根据数组下标获取元素，若下标超过了数组的长度，则抛出IndexOutOfBoundsException异常。

1.5 删除元素remove方法

    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; // clear to let GC do its work

       return oldValue;
   }

*numMoved > 0表示删除的元素不是最后一个元素；
*System.arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length) 将指定源数组中的数组从指定位置复制到目标数组的指定位置
*若删除的不是最后一个元素，相当于将元素右边的元素左移，若删除的元素为最后一个元素，则将该元素置空即可。