[JAVA] ArrayList<E>

ArrayList는 List인터페이스를 구현한 클래스입니다. AbstractList를 상속받고 아래와 같은 필드를 가집니다.

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

        @java.io.Serial
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;

    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10; // 디폴트 용량

    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    transient Object[] elementData;

    private int size;

        ...

}

ArrayList는 동적 배열을 구현한 클래스입니다.

내부적으로 elementData라는 배열을 이용하여 데이터를 저장하며, 배열의 크기를 동적으로 조장하여 데이터의 추가, 삭제, 탐색 작업을 처리합니다.

 

확장과 축소(축소라기 보단 메모리 최적화?)가 가능한 동적배열을 사용한다는 점이 ArrayList의 가장 큰 특징입니다.

 

배열은 인덱스로 직접 접근이 가능하기 때문에 탐색 작업이 효율적입니다.

하지만, 배열의 크기를 동적으로 조절하기 때문에 추가, 삭제 작업 시에는 해당 위치의 데이터를 모두 이동시켜야 하는 비용이 발생하므로, 크기가 큰 배열에서는 성능이 저하될 수 있습니다.

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생성자

ArrayList의 생성자는 총 3개입니다.

• 기본생성자
• 배열의 초기 크기 값을 설정하는 생성자
• 컬렉션을 ArrayList로 변환하는 생성자

기본생성자

아래는 ArrayList의 기본 생성자 입니다.

public ArrayList() {
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}

기본 생성자는 ArrayList의 필드인 elementData에DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA라는 값을 할당 해주는 것을 확인할 수 있습니다.

private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

transient Object[] elementData;

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

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.

elementData는 배열의 요소가 저장되는 배열 버퍼입니다.

 

ArrayList의 용량은 elementData의 길이가 됩니다.. 기본 생성자를 통해 생성된 ArrayList의 elementData는 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA값을 가지게 됩니다. 이는 빈 ArrayList라는 의미입니다.

 

기본 생성자로의 생성 이후, 첫 번째 요소가 추가될 때 DEFAULT_CAPACITY만큼 확장됩니다.

 

transient는 직렬화 과정에서 제외하고 싶은 경우에 적용한다는데,, 공부가 필요할 것 같습니다.

배열의 초기 크기 값을 인자로 받는 생성자

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);
    }
}

파라미터로 넘어온 값을 초기용량으로 하는 빈 ArrayList를 생성합니다.

 

파라미터가 0이면 elementData에 EMPTY_ELEMENTDATA값을 할당하는데 이 값은 기본생성자에서 할당하는 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA와 같이 빈 배열의 값을 가집니다.

 

그럼 파라미터가 0이면 기본생성자를 호출하면 되는 것 아니냐?

 

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.

 

기본 생성자일 경우 첫 번째 요소가 추가되면 배열을 DEFAULT_CAPACITY만큼 늘려야 하기 때문에 EMPTY_ELEMENTDATA와 DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA를 구분한다고 합니다.

 

나중에 해당 멤버들을 구분해서 배열을 늘리는 로직이 나올 듯 합니다.

Collection을 인자로 받는 생성자

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;
    }
}

컬렉션을 Object배열로 변환 한 이후 빈 배열일 시 EMPTY_ELEMENTDATA그렇지 않으면 배열을 카피하여 멤버에 할당합니다. size는 변환된 배열의 length로 초기화 됩니다.

즉, Collection을 ArrayList로 변환합니다. 모든 Collection은 toArray메서드를 통해 Object배열로 변환 될 수 있으니까요.

컬렉션이 null일 경우 NullPointException이 throw됩니다.

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메서드

https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/ArrayList.html

ArrayList (Java Platform SE 8 )

 

trimToSize()

public void trimToSize() {
    modCount++;
    if (size < elementData.length) {
        elementData = (size == 0)
          ? EMPTY_ELEMENTDATA
          : Arrays.copyOf(elementData, size);
    }
}

ArrayList의 크기를 실제 요소 수 만큼으로 변경합니다.

modCount는 AbstractList의 멤버 이고, 해당 배열이 구조적으로 수정된 횟수를 의미합니다. 구조적인 수정이란 배열의 크기를 변경하거나, 진행 중인 반복작업의 결과에 영향을 미치는 수정이라고 합니다.

 

의문점

public static void main(String[] args){
    ArrayList arrayList = new ArrayList();
    System.out.println(arrayList.size()); // 0 

        // 왜??? size가 초기화 되지 않았는데 0이 나오지??
}

멤버 변수는 인스턴스화 되면서 기본 값으로 초기화 되기 때문

그렇다면 왜 지역변수는 초기화 안해주는 것인가 JVM!

Weekly Java: 인스턴스 변수는 기본값으로 초기화되지만, 왜 지역 변수는 초기화되지 않나요?