第1部分 ArrayList介紹
ArrayList簡介
ArrayList 是一個數(shù)組隊列，相當(dāng)于 動態(tài)數(shù)組。與Java中的數(shù)組相比，它的容量能動態(tài)增長。它繼承于AbstractList，實現(xiàn)了List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable這些接口。
ArrayList 繼承了AbstractList，實現(xiàn)了List。它是一個數(shù)組隊列，提供了相關(guān)的添加、刪除、修改、遍歷等功能。
ArrayList 實現(xiàn)了RandmoAccess接口，即提供了隨機訪問功能。RandmoAccess是java中用來被List實現(xiàn)，為List提供快速訪問功能的。在ArrayList中，我們即可以通過元素的序號快速獲取元素對象；這就是快速隨機訪問。稍后，我們會比較List的“快速隨機訪問”和“通過Iterator迭代器訪問”的效率。
ArrayList 實現(xiàn)了Cloneable接口，即覆蓋了函數(shù)clone()，能被克隆。
ArrayList 實現(xiàn)java.io.Serializable接口，這意味著ArrayList支持序列化，能通過序列化去傳輸。和Vector不同，ArrayList中的操作不是線程安全的！所以，建議在單線程中才使用ArrayList，而在多線程中可以選擇Vector或者CopyOnWriteArrayList。
ArrayList構(gòu)造函數(shù)
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// 默認構(gòu)造函數(shù)ArrayList()// capacity是ArrayList的默認容量大小。當(dāng)由于增加數(shù)據(jù)導(dǎo)致容量不足時，容量會添加上一次容量大小的一半。ArrayList(int capacity)// 創(chuàng)建一個包含collection的ArrayListArrayList(Collection<? extends E> collection) |
ArrayList的API
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// Collection中定義的APIboolean add(E object)boolean addAll(Collection<? extends E> collection)void clear()boolean contains(Object object)boolean containsAll(Collection<?> collection)boolean equals(Object object)int hashCode()boolean isEmpty()Iterator<E> iterator()boolean remove(Object object)boolean removeAll(Collection<?> collection)boolean retainAll(Collection<?> collection)int size()<T> T[] toArray(T[] array)Object[] toArray()// AbstractCollection中定義的APIvoid add(int location, E object)boolean addAll(int location, Collection<? extends E> collection)E get(int location)int indexOf(Object object)int lastIndexOf(Object object)ListIterator<E> listIterator(int location)ListIterator<E> listIterator()E remove(int location)E set(int location, E object)List<E> subList(int start, int end)// ArrayList新增的APIObject clone()void ensureCapacity(int minimumCapacity)void trimToSize()void removeRange(int fromIndex, int toIndex) |
第2部分 ArrayList數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)
ArrayList的繼承關(guān)系
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java.lang.Object java.util.AbstractCollection<E> java.util.AbstractList<E> java.util.ArrayList<E>public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {} |
ArrayList與Collection關(guān)系如下圖：
ArrayList包含了兩個重要的對象：elementData 和 size。
(1) elementData 是"Object[]類型的數(shù)組"，它保存了添加到ArrayList中的元素。實際上，elementData是個動態(tài)數(shù)組，我們能通過構(gòu)造函數(shù) ArrayList(int initialCapacity)來執(zhí)行它的初始容量為initialCapacity；如果通過不含參數(shù)的構(gòu)造函數(shù)ArrayList()來創(chuàng)建ArrayList，則elementData的容量默認是10。elementData數(shù)組的大小會根據(jù)ArrayList容量的增長而動態(tài)的增長，具體的增長方式，請參考源碼分析中的ensureCapacity()函數(shù)。
(2) size 則是動態(tài)數(shù)組的實際大小。
第3部分 ArrayList源碼解析(基于JDK1.6.0_45)
為了更了解ArrayList的原理，下面對ArrayList源碼代碼作出分析。ArrayList是通過數(shù)組實現(xiàn)的，源碼比較容易理解。
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package java.util; public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable { // 序列版本號 private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L; // 保存ArrayList中數(shù)據(jù)的數(shù)組 private transient Object[] elementData; // ArrayList中實際數(shù)據(jù)的數(shù)量 private int size; // ArrayList帶容量大小的構(gòu)造函數(shù)。 public ArrayList(int initialCapacity) { super(); if (initialCapacity < 0) throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity); // 新建一個數(shù)組 this.elementData = new Object[initialCapacity]; } // ArrayList構(gòu)造函數(shù)。默認容量是10。 public ArrayList() { this(); } // 創(chuàng)建一個包含collection的ArrayList public ArrayList(Collection<? extends E> c) { elementData = c.toArray(); size = elementData.length; // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652) if (elementData.getClass() != Object[].class) elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class); } // 將當(dāng)前容量值設(shè)為 =實際元素個數(shù) public void trimToSize() { modCount++; int oldCapacity = elementData.length; if (size < oldCapacity) { elementData = Arrays.copyOf(elementData, size); } } // 確定ArrarList的容量。 // 若ArrayList的容量不足以容納當(dāng)前的全部元素，設(shè)置 新的容量=“(原始容量x3)/2 + 1” public void ensureCapacity(int minCapacity) { // 將“修改統(tǒng)計數(shù)”+1 modCount++; int oldCapacity = elementData.length; // 若當(dāng)前容量不足以容納當(dāng)前的元素個數(shù)，設(shè)置 新的容量=“(原始容量x3)/2 + 1” if (minCapacity > oldCapacity) { Object oldData[] = elementData; int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1; if (newCapacity < minCapacity) newCapacity = minCapacity; elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); } } // 添加元素e public boolean add(E e) { // 確定ArrayList的容量大小 ensureCapacity(size + ); // Increments modCount!! // 添加e到ArrayList中 elementData[size++] = e; return true; } // 返回ArrayList的實際大小 public int size() { return size; } // 返回ArrayList是否包含Object(o) public boolean contains(Object o) { return indexOf(o) >= 0; } // 返回ArrayList是否為空 public boolean isEmpty() { return size == 0; } // 正向查找，返回元素的索引值 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; } // 反向查找，返回元素的索引值 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; } // 反向查找(從數(shù)組末尾向開始查找)，返回元素(o)的索引值 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; } // 返回ArrayList的Object數(shù)組 public Object[] toArray() { return Arrays.copyOf(elementData, size); } // 返回ArrayList的模板數(shù)組。所謂模板數(shù)組，即可以將T設(shè)為任意的數(shù)據(jù)類型 public <T> T[] toArray(T[] a) { // 若數(shù)組a的大小 < ArrayList的元素個數(shù)； // 則新建一個T[]數(shù)組，數(shù)組大小是“ArrayList的元素個數(shù)”，并將“ArrayList”全部拷貝到新數(shù)組中 if (a.length < size) return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass()); // 若數(shù)組a的大小 >= ArrayList的元素個數(shù)； // 則將ArrayList的全部元素都拷貝到數(shù)組a中。 System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size); if (a.length > size) a[size] = null; return a; } // 獲取index位置的元素值 public E get(int index) { RangeCheck(index); return (E) elementData[index]; } // 設(shè)置index位置的值為element public E set(int index, E element) { RangeCheck(index); E oldValue = (E) elementData[index]; elementData[index] = element; return oldValue; } // 將e添加到ArrayList中 public boolean add(E e) { ensureCapacity(size + 1); // Increments modCount!! elementData[size++] = e; return true; } // 將e添加到ArrayList的指定位置 public void add(int index, E element) { if (index > size || index < 0) throw new IndexOutOfBoundsException( "Index: "+index+", Size: "+size); ensureCapacity(size+1); // Increments modCount!! System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index); elementData[index] = element; size++; } // 刪除ArrayList指定位置的元素 public E remove(int index) { RangeCheck(index); modCount++; E oldValue = (E) elementData[index]; int numMoved = size - index - 1; if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index+, elementData, index, numMoved); elementData[--size] = null; // Let gc do its work return oldValue; } // 刪除ArrayList的指定元素 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; } // 快速刪除第index個元素 private void fastRemove(int index) { modCount++; int numMoved = size - index - 1; // 從"index+1"開始，用后面的元素替換前面的元素。 if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index+, elementData, index, numMoved); // 將最后一個元素設(shè)為null elementData[--size] = null; // Let gc do its work } // 刪除元素 public boolean remove(Object o) { if (o == null) { for (int index = 0; index < size; index++) if (elementData[index] == null) { fastRemove(index); return true; } } else { // 便利ArrayList，找到“元素o”，則刪除，并返回true。 for (int index = 0; index < size; index++) if (o.equals(elementData[index])) { fastRemove(index); return true; } } return false; } // 清空ArrayList，將全部的元素設(shè)為null public void clear() { modCount++; for (int i = ; i < size; i++) elementData[i] = null; size = 0; } // 將集合c追加到ArrayList中 public boolean addAll(Collection<? extends E> c) { Object[] a = c.toArray(); int numNew = a.length; ensureCapacity(size + numNew); // Increments modCount System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew); size += numNew; return numNew != 0; } // 從index位置開始，將集合c添加到ArrayList public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) { if (index > size || index < 0) throw new IndexOutOfBoundsException( "Index: " + index + ", Size: " + size); Object[] a = c.toArray(); int numNew = a.length; ensureCapacity(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; } // 刪除fromIndex到toIndex之間的全部元素。 protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) { modCount++; int numMoved = size - toIndex; System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex, numMoved); // Let gc do its work int newSize = size - (toIndex-fromIndex); while (size != newSize) elementData[--size] = null; } private void RangeCheck(int index) { if (index >= size) throw new IndexOutOfBoundsException( "Index: "+index+", Size: "+size); } // 克隆函數(shù) public Object clone() { try { ArrayList<E> v = (ArrayList<E>) super.clone(); // 將當(dāng)前ArrayList的全部元素拷貝到v中 v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size); v.modCount = 0; return v; } catch (CloneNotSupportedException e) { // this shouldn't happen, since we are Cloneable throw new InternalError(); } } // java.io.Serializable的寫入函數(shù) // 將ArrayList的“容量，所有的元素值”都寫入到輸出流中 private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) throws java.io.IOException{ // Write out element count, and any hidden stuff int expectedModCount = modCount; s.defaultWriteObject(); // 寫入“數(shù)組的容量” s.writeInt(elementData.length); // 寫入“數(shù)組的每一個元素” for (int i=0; i<size; i++) s.writeObject(elementData[i]); if (modCount != expectedModCount) { throw new ConcurrentModificationException(); } } // java.io.Serializable的讀取函數(shù)：根據(jù)寫入方式讀出 // 先將ArrayList的“容量”讀出，然后將“所有的元素值”讀出 private void readObject(java.io.ObjectInputStream s) throws java.io.IOException, ClassNotFoundException { // Read in size, and any hidden stuff s.defaultReadObject(); // 從輸入流中讀取ArrayList的“容量” int arrayLength = s.readInt(); Object[] a = elementData = new Object[arrayLength]; // 從輸入流中將“所有的元素值”讀出 for (int i=0; i<size; i++) a[i] = s.readObject(); } } |
總結(jié)：
(01) ArrayList 實際上是通過一個數(shù)組去保存數(shù)據(jù)的。當(dāng)我們構(gòu)造ArrayList時；若使用默認構(gòu)造函數(shù)，則ArrayList的默認容量大小是10。
(02) 當(dāng)ArrayList容量不足以容納全部元素時，ArrayList會重新設(shè)置容量：新的容量=“(原始容量x3)/2 + 1”。
(03) ArrayList的克隆函數(shù)，即是將全部元素克隆到一個數(shù)組中。
(04) ArrayList實現(xiàn)java.io.Serializable的方式。當(dāng)寫入到輸出流時，先寫入“容量”，再依次寫入“每一個元素”；當(dāng)讀出輸入流時，先讀取“容量”，再依次讀取“每一個元素”。
第4部分 ArrayList遍歷方式
ArrayList支持3種遍歷方式
(01) 第一種，通過迭代器遍歷。即通過Iterator去遍歷。
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Integer value = null;Iterator iter = list.iterator();while (iter.hasNext()) { value = (Integer)iter.next();} |
(02) 第二種，隨機訪問，通過索引值去遍歷。
由于ArrayList實現(xiàn)了RandomAccess接口，它支持通過索引值去隨機訪問元素。
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Integer value = null;int size = list.size();for (int i=0; i<size; i++) { value = (Integer)list.get(i); } |
(03) 第三種，for循環(huán)遍歷。如下：
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Integer value = null;for (Integer integ:list) { value = integ;} |
由此可見，遍歷ArrayList時，使用隨機訪問(即，通過索引序號訪問)效率最高，而使用迭代器的效率最低！
第5部分 toArray()異常
當(dāng)我們調(diào)用ArrayList中的 toArray()，可能遇到過拋出“java.lang.ClassCastException”異常的情況。下面我們說說這是怎么回事。
ArrayList提供了2個toArray()函數(shù)：
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Object[] toArray()<T> T[] toArray(T[] contents) |
調(diào)用 toArray() 函數(shù)會拋出“java.lang.ClassCastException”異常，但是調(diào)用 toArray(T[] contents) 能正常返回 T[]。
toArray() 會拋出異常是因為 toArray() 返回的是 Object[] 數(shù)組，將 Object[] 轉(zhuǎn)換為其它類型(如如，將Object[]轉(zhuǎn)換為的Integer[])則會拋出“java.lang.ClassCastException”異常，因為Java不支持向下轉(zhuǎn)型。具體的可以參考前面ArrayList.java的源碼介紹部分的toArray()。
解決該問題的辦法是調(diào)用 <T> T[] toArray(T[] contents) ， 而不是 Object[] toArray()。
調(diào)用 toArray(T[] contents) 返回T[]的可以通過以下幾種方式實現(xiàn)。
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// toArray(T[] contents)調(diào)用方式一public static Integer[] vectorToArray1(ArrayList<Integer> v) { Integer[] newText = new Integer[v.size()]; v.toArray(newText); return newText;}// toArray(T[] contents)調(diào)用方式二。最常用！public static Integer[] vectorToArray2(ArrayList<Integer> v) { Integer[] newText = (Integer[])v.toArray(new Integer[0]); return newText;}// toArray(T[] contents)調(diào)用方式三public static Integer[] vectorToArray3(ArrayList<Integer> v) { Integer[] newText = new Integer[v.size()]; Integer[] newStrings = (Integer[])v.toArray(newText); return newStrings;} |
第6部分 ArrayList示例
本文通過一個實例(ArrayListTest.java)，介紹 ArrayList 中常用API的用法。
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import java.util.*;/** @desc ArrayList常用API的測試程序* * */public class ArrayListTest { public static void main(String[] args) { // 創(chuàng)建ArrayList ArrayList list = new ArrayList(); // 將“” list.add("1"); list.add("2"); list.add("3"); list.add("4"); // 將下面的元素添加到第1個位置 list.add(0, "5"); // 獲取第1個元素 System.out.println("the first element is: "+ list.get(0)); // 刪除“3” list.remove("3"); // 獲取ArrayList的大小 System.out.println("Arraylist size=: "+ list.size()); // 判斷l(xiāng)ist中是否包含"3" System.out.println("ArrayList contains 3 is: "+ list.contains(3)); // 設(shè)置第2個元素為10 list.set(1, "10"); // 通過Iterator遍歷ArrayList for(Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext(); ) { System.out.println("next is: "+ iter.next()); } // 將ArrayList轉(zhuǎn)換為數(shù)組 String[] arr = (String[])list.toArray(new String[]); for (String str:arr) System.out.println("str: "+ str); // 清空ArrayList list.clear(); // 判斷ArrayList是否為空 System.out.println("ArrayList is empty: "+ list.isEmpty()); }} |
運行結(jié)果：
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the first element is: 5Arraylist size=: 4ArrayList contains 3 is: falsenext is: 5next is: 10next is: 2next is: 4str: 5str: 10str: 2str: 4ArrayList is empty: true |
以上所述是小編給大家介紹的ArrayList詳解和使用示例_動力節(jié)點Java學(xué)院整理，希望對大家有所幫助，如果大家有任何疑問請給我留言，小編會及時回復(fù)大家的。在此也非常感謝大家對服務(wù)器之家網(wǎng)站的支持！
