浅析 ArrayList
by emanjusaka from https://www.emanjusaka.top/2023/12/java-arrayList 彼岸花开可奈何
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ArrayList是一个使用List接口实现的Java类。顾名思义，Java ArrayList提供了动态数组的功能，其中数组的大小不是固定的。它实现了所有可选的列表操作，并允许所有元素，包括null。
ArrayList 继承于 AbstractList ，实现了 List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable 这些接口。
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{
}
ArrayList 中的构造函数
// 默认初始化容量
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
// 用于空实例的共享空数组实例。
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
// 用于默认大小的空实例的共享空数组实例。我们将其与EMPTY_ELEMENTDATA区别开来，以了解添加第一个元素时要膨胀多少。
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
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);
}
}
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;
}
}
- 默认构造函数，使用初始容量10构造一个空列表(无参数构造)
- 带初始容量参数的构造函数。（用户自己指定容量）
- 构造包含指定collection元素的列表，这些元素利用该集合的迭代器按顺序返回
自动扩容
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)
// any size if not default element table
? 0
// larger than default for default empty table. It's already
// supposed to be at default size.
: DEFAULT_CAPACITY;
// 最小容量大于初始容量
if (minCapacity > minExpand) {
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
}
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
// 扩容
grow(minCapacity);
}
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);
}
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
当我们在 Java 中创建 ArrayList 时，它的默认容量为 10。如果添加的元素多于初始容量，则 ArrayList 可以自动调整大小。如果确定需要添加到 ArrayList 的最小元素数，则可以使用ensureCapacity()方法指定。
-
初始容量：当创建一个新的 ArrayList 时，它会指定一个初始容量。这个初始容量决定了 ArrayList 可以容纳多少个元素，而不必扩容。
-
扩容因子：ArrayList 还具有一个扩容因子，它决定了当 ArrayList 需要扩容时，它的容量将增加多少。扩容因子通常是一个大于 1 的数字，例如 1.5 或 2。
-
扩容条件：当 ArrayList需要添加一个新元素时，它会检查其当前容量是否足够。如果当前容量不够，它将进行扩容。
-
扩容过程：扩容过程包括以下步骤：
- 创建一个新的数组，其容量为当前容量乘以扩容因子。
- 将 ArrayList 中的所有元素复制到新的数组中。
- 将新的数组设置为 ArrayList 的 backing 数组。
- 将 ArrayList 的容量更新为新的容量。
ArrayList的重要特性
- ArrayList继承AbstractList类并实现List接口。
- ArrayList按大小初始化。但是，如果集合增大，则大小会自动增加；如果从集合中删除对象，则大小会自动减小。
- ArrayList允许我们随机访问列表。
- ArrayList 不能用于原始类型，如 int、char 等。我们需要一个包装类来处理这种情况。
- Java中的ArrayList可以看作C++中的向量。
- ArrayList 不同步。 Java 中它的等价同步类是 Vector。
ArrayList 中方法
- add(int index, Object element)：该方法用于在列表中的特定位置索引处插入特定元素。
- add(Object o)：此方法用于将特定元素附加到列表末尾。
- addAll(Collection c)：此方法用于将特定集合中的所有元素附加到所提到的列表的末尾，按照指定集合的迭代器返回值的顺序。
- addAll(int index, Collection c)：用于将特定集合中从指定位置开始的所有元素插入到提到的列表中。
- clear()：此方法用于从任何列表中删除所有元素。
- clone()：该方法用于返回 Java 中 ArrayList 的浅表副本。
- contains(Object o)：如果此列表包含指定元素，则返回 true。
- ensureCapacity(int minCapacity)：如有必要，增加此 ArrayList 实例的容量，以确保它至少可以容纳最小容量参数指定的元素数量。
- forEach(Consumer<? super E> action)：对 Iterable 的每个元素执行给定的操作，直到处理完所有元素或该操作引发异常。
- get(int index)：返回此列表中指定位置的元素。
- indexOf(Object o)：返回特定元素第一次出现的索引，如果该元素不在列表中，则返回 -1。
- isEmpty()：如果此列表不包含任何元素，则返回 true。
- lastIndexOf(Object o)：返回特定元素最后一次出现的索引，如果该元素不在列表中，则返回 -1。
- listIterator()：返回此列表中元素的列表迭代器（按正确的顺序）。
- listIterator(int index)：返回列表中元素的列表迭代器（按正确的顺序），从列表中的指定位置开始。
- remove(int index)：删除此列表中指定位置的元素。
- remove(Object o)：从此列表中删除第一次出现的指定元素（如果存在）。
- removeAll(Collection c)：从此列表中删除指定集合中包含的所有元素。
- removeIf(Predicate filter)：删除此集合中满足给定谓词的所有元素。
- removeRange(int fromIndex, int toIndex)：从此列表中删除索引介于 fromIndex（包含）和 toIndex（不包含）之间的所有元素。
- retainAll(Collection<?> c)：仅保留此列表中指定集合中包含的元素。
- set(int index, E element)：将此列表中指定位置的元素替换为指定元素。
- size()：返回此列表中的元素数量。
- spliterator()：在此列表中的元素上创建一个后期绑定和快速失败的 Spliterator。
- subList(int fromIndex, int toIndex)：返回此列表中指定的 fromIndex（包含）和 toIndex（不包含）之间的部分的视图。
- toArray()：此方法用于返回一个数组，其中包含按正确顺序排列的列表中的所有元素。
- toArray(Object[] o)：它还用于返回一个包含此列表中所有元素的数组，其顺序与之前的方法相同。
- trimToSize()：此方法用于将 ArrayList 实例的容量修剪为列表的当前大小。
向 ArrayList 添加元素
可以使用 add() 方法向 ArrayList 添加元素。
// 这将在列表末尾添加“emanjusaka”
aList.add("emanjusaka");
// 这将在第四个位置添加“emanjusaka”
aList.add(3,"emanjusaka");
更改 ArrayList 中的元素
可以使用 set() 方法更改 ArrayList 中的元素。需要提供索引和新元素，然后此方法用新的给定元素更新给定索引处存在的元素。
package top.emanjusaka;
import java.util.ArrayList;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> aList = new ArrayList<>();
aList.add("emanjusaka");
aList.add("Tom");
aList.add("Jack");
aList.set(1, "Jerry");
System.out.println(aList);
}
}
输出结果：
从 ArrayList 中移除元素
可以使用 remove() 方法从 ArrayList 中移除元素。
package top.emanjusaka;
import java.util.ArrayList;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> aList = new ArrayList<>();
aList.add("emanjusaka");
aList.add("Tom");
aList.add("Jack");
System.out.println(aList);
aList.remove("Tom");
System.out.println(aList);
aList.remove(1);
System.out.println(aList);
}
}
输出结果：
迭代 ArrayList
package top.emanjusaka;
import java.util.ArrayList;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> aList = new ArrayList<>();
aList.add("emanjusaka");
aList.add("Tom");
aList.add("Jack");
for (String s : aList) {
System.out.println(s);
}
}
}
输出结果：
ArrayList 大小
可以使用ArrayList的size() 方法来查找ArrayList中的元素数量。
package top.emanjusaka;
import java.util.ArrayList;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> aList = new ArrayList<>();
aList.add("emanjusaka");
aList.add("Tom");
aList.add("Jack");
System.out.println("Number of elements in ArrayList: " + aList.size());
}
}
输出结果：
对 ArrayList 进行排序
可以使用 Collections 实用程序类的 sort() 方法对 ArrayList 进行排序。
package top.emanjusaka;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> aList = new ArrayList<>();
aList.add("emanjusaka");
aList.add("Tom");
aList.add("Jack");
Collections.sort(aList);
for (String s : aList) {
System.out.println(s);
}
}
}
输出结果：
参考资料
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原文地址： https://www.emanjusaka.top/2023/12/java-arrayList
微信公众号：emanjusaka的编程栈
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