Java ArrayList详细介绍和使用示例

Posted 2020-11-19 筱筱的春天

①对ArrayList的整体认识

ArrayList是一个数组队列，相当于动态数组。与Java中的数组相比，它的容量能动态增长。它继承了AbstractList,实现了List，RandomAccess，Cloneable，java.io.Serializable这些接口。

ArrayList继承了AbstractList,实现了List.它是一个数组队列，提供了相关的添加、删除、修改、遍历等功能。

 ArrayList实现了RandomAccess接口，即提供了随机访问功能，RandomAccess是java中用来被List实现，为List提供快速访问功能的。在ArrayList中，我们即可以通过元素的序号快速获取元素对象，这就是快速随机访问。稍后，我们会比较List的快速随机访问和通过Iterator迭代器访问的效率。

ArrayList实现了Cloneable接口，即覆盖了函数clone(),能被克隆。

 ArrayList实现java.io.Serializable接口，这意味着ArrayList支持序列化，能通过序列化去传输。

和Vector不同，ArrayList中的操作不是线程安全的，所以，建议在单线程中才使用ArrayList，而在多线程中可以选择Vector或则CopyOnWriteArrayList.

 

②ArrayList构造函数

 

// 默认构造函数
ArrayList()

// capacity是ArrayList的默认容量大小。当由于增加数据导致容量不足时，容量会添加上一次容量大小的一半。
ArrayList(int capacity)

// 创建一个包含collection的ArrayList
ArrayList(Collection<? extends E> collection)

 

 

 

 ③ArrayList的API

// Collection中定义的API
boolean             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中定义的API
void                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API
Object               clone()
void                 ensureCapacity(int minimumCapacity)
void                 trimToSize()
void                 removeRange(int fromIndex, int toIndex)

　

④ArrayList的继承关系　

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包含了两个重要的对象：elementData 和 size。

(01) elementData 是"Object[]类型的数组"，它保存了添加到ArrayList中的元素。实际上，elementData是个动态数组，我们能通过构造函数 ArrayList(int initialCapacity)来执行它的初始容量为initialCapacity；如果通过不含参数的构造函数ArrayList()来创建ArrayList，则elementData的容量默认是10。elementData数组的大小会根据ArrayList容量的增长而动态的增长，具体的增长方式，请参考源码分析中的ensureCapacity()函数。

(02) size 则是动态数组的实际大小。

　

⑤ArrayList源码代码作出分析

源码请参考链接http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3308556.html

ArrayList实际上是通过一个数组去保存数据的。当我们构造ArrayList时，若使用默认构造函数，则ArrayList的默认容量大小是10.

当ArrayList容量不足以容纳全部元素时，ArrayList会重新设置容量：新的容量=“原始容量*3/2+1”

ArrayList的克隆函数，即是将全部元素克隆到一个数组中。

ArrayList实现java.io.Serializable的方式。当写入到输出流时，先写入容量，再依次写入每一个元素，当读出输入流时，先读取容量，再依次读取每一个元素。

 

⑥ArrayList支持3种遍历方式

(01) 第一种，通过迭代器遍历。即通过Iterator去遍历。

Integer value=null;
Iterator iter=list.iterator();
while(iter.hasNext){
　　value=(Integer)iter.next();
}

(02) 第二种，随机访问，通过索引值去遍历。
由于ArrayList实现了RandomAccess接口，它支持通过索引值去随机访问元素。

Integer value==null;
int size=list.size();
for(int i=0;i<size;i++){
　　value=(Integer)list.get(i);
}

(03) 第三种，for循环遍历。如下：

Integer value=null;
for (Integer integ:list){
　　value=integ;
}

下面通过一个实例，比较这3种方式的效率，实例代码(ArrayListRandomAccessTest.java)如下

import java.util.*;
import java.util.concurrent.*;

/*
 * @desc ArrayList遍历方式和效率的测试程序。
 *
 * @author skywang
 */
public class ArrayListRandomAccessTest {

    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        for (int i=0; i<100000; i++)
            list.add(i);
        //isRandomAccessSupported(list);
        iteratorThroughRandomAccess(list) ;
        iteratorThroughIterator(list) ;
        iteratorThroughFor2(list) ;
    
    }

    private static void isRandomAccessSupported(List list) {
        if (list instanceof RandomAccess) {
            System.out.println("RandomAccess implemented!");
        } else {
            System.out.println("RandomAccess not implemented!");
        }

    }

    public static void iteratorThroughRandomAccess(List list) {

        long startTime;
        long endTime;
        startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i=0; i<list.size(); i++) {
            list.get(i);
        }
        endTime = System.currentTimeMillis();
        long interval = endTime - startTime;
        System.out.println("iteratorThroughRandomAccess：" + interval+" ms");
    }

    public static void iteratorThroughIterator(List list) {

        long startTime;
        long endTime;
        startTime = System.currentTimeMillis();
        for(Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext(); ) {
            iter.next();
        }
        endTime = System.currentTimeMillis();
        long interval = endTime - startTime;
        System.out.println("iteratorThroughIterator：" + interval+" ms");
    }


    public static void iteratorThroughFor2(List list) {

        long startTime;
        long endTime;
        startTime = System.currentTimeMillis();
        for(Object obj:list)
            ;
        endTime = System.currentTimeMillis();
        long interval = endTime - startTime;
        System.out.println("iteratorThroughFor2：" + interval+" ms");
    }
}

　　

运行结果：

iteratorThroughRandomAccess：3 ms
iteratorThroughIterator：8 ms
iteratorThroughFor2：5 ms

由此可见，遍历ArrayList时，使用随机访问(即，通过索引序号访问)效率最高，而使用迭代器的效率最低！

 

 ⑦ArrayList示例 

import java.util.*;

/*
 * @desc ArrayList常用API的测试程序
 * @author skywang 
 * @email [e-mail]
 */
public class ArrayListTest {

    public static void main(String[] args) {
        
        // 创建ArrayList
        ArrayList list = new ArrayList();

        // 将“”
        list.add("1");
        list.add("2");
        list.add("3");
        list.add("4");
        // 将下面的元素添加到第1个位置
        list.add(0, "5");

        // 获取第1个元素
        System.out.println("the first element is: "+ list.get(0));
        // 删除“3”
        list.remove("3");
        // 获取ArrayList的大小
        System.out.println("Arraylist size=: "+ list.size());
        // 判断list中是否包含"3"
        System.out.println("ArrayList contains 3 is: "+ list.contains(3));
        // 设置第2个元素为10
        list.set(1, "10");

        // 通过Iterator遍历ArrayList
        for(Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext(); ) {
            System.out.println("next is: "+ iter.next());
        }

        // 将ArrayList转换为数组
        String[] arr = (String[])list.toArray(new String[0]);
        for (String str:arr)
            System.out.println("str: "+ str);

        // 清空ArrayList
        list.clear();
        // 判断ArrayList是否为空
        System.out.println("ArrayList is empty: "+ list.isEmpty());
    }
}

　　运行结果

the first element is: 5
Arraylist size=: 4
ArrayList contains 3 is: false
next is: 5
next is: 10
next is: 2
next is: 4
str: 5
str: 10
str: 2
str: 4
ArrayList is empty: true