Java集合系列之ArrayList
来源:互联网 发布:预告片 知乎 编辑:程序博客网 时间:2024/05/22 00:39
Java集合系列之ArrayList
开篇前言--ArrayList中的基本方法
前面的博文中,小编主要简单介绍Java集合的总体架构,在接下来的博文中,小编将详细介绍里面的各个类,通过demo、对比,来对java集合类进行更加深入的理解和认识,希望可以帮助有有需要的小伙伴们`(*∩_∩*)′,不足之处,还请小伙伴们多多指教哦`(*∩_∩*)′。今天这篇博文,小编主要介绍List接口中的ArrayList集合,ArrayList即数组列表,so,她肯定和数组有一定的关系,我们知道List集合的特征有两个,一个是有序;第二个List里面的集合可以重复,既然ArrayList实现了List接口,那么毫无疑问,她肯定也存在这两个特征,我们来看一个简单的demo。新建一个class,命名为ArrayListTest,编写相关代码,如下所示:
- <span style="font-family:Comic Sans MS;font-size:18px;">package j2se.demo;
- import java.util.ArrayList;
- public class ArrayListTest {
- public static void main(String[] args) {
- ArrayList arrayList = new ArrayList();
- arrayList.add("hello");
- arrayList.add("world");
- arrayList.add("java");
- String s1=(String) arrayList.get(0);
- String s2=(String)arrayList.get(1);
- String s3=(String)arrayList.get(2);
- System.out.println(s1);
- System.out.println(s2);
- System.out.println(s3);
- }
- }
- </span>
以上是ArrayList的基本用法,接着,我们来修改代码,ArrayList可以添加重复的元素,我们来看下面的代码部分:
- <span style="font-family:Comic Sans MS;font-size:18px;">package j2se.demo;
- import java.util.ArrayList;
- public class ArrayListTest {
- public static void main(String[] args) {
- ArrayList arrayList = new ArrayList();
- arrayList.add("hello");
- arrayList.add("world");
- arrayList.add("java");
- arrayList.add("java");
- String s1=(String) arrayList.get(0);
- String s2=(String)arrayList.get(1);
- String s3=(String)arrayList.get(2);
- String s4=(String)arrayList.get(3);
- System.out.println(s1);
- System.out.println(s2);
- System.out.println(s3);
- System.out.println(s4);
- }
- }
- </span>
通过运行结果我们知道,说明第二个“java”已经添加进去了,我们发现,ArrayList是通过add进行添加的操作,通过get方法取出来;我们接着来看,size这个方法,返回列表中元素的个数;可是呢,取数据的时候一个一个取,非常的麻烦,所以,我们可以写一个循环,如下所示:
- <span style="font-family:Comic Sans MS;font-size:18px;">package j2se.demo;
- import java.util.ArrayList;
- public class ArrayListTest {
- public static void main(String[] args) {
- ArrayList arrayList = new ArrayList();
- arrayList.add("hello");
- arrayList.add("world");
- arrayList.add("java");
- arrayList.add("java");
- String s1=(String) arrayList.get(0);
- String s2=(String)arrayList.get(1);
- String s3=(String)arrayList.get(2);
- String s4=(String)arrayList.get(3);
- System.out.println(s1);
- System.out.println(s2);
- System.out.println(s3);
- System.out.println(s4);
- System.out.println("----------");
- for(int i = 0 ;i<arrayList.size();i++){
- System.out.println(arrayList.get(i));
- }
- }
- }
- </span>
size方法,用于获取集合中元素的个数,接着我们来看Clear()方法,编写相关代码,如下所示:
- <span style="font-family:Comic Sans MS;font-size:18px;">package j2se.demo;
- import java.util.ArrayList;
- public class ArrayListTest {
- public static void main(String[] args) {
- ArrayList arrayList = new ArrayList();
- arrayList.add("hello");
- arrayList.add("world");
- arrayList.add("java");
- arrayList.add("java");
- String s1=(String) arrayList.get(0);
- String s2=(String)arrayList.get(1);
- String s3=(String)arrayList.get(2);
- String s4=(String)arrayList.get(3);
- System.out.println(s1);
- System.out.println(s2);
- System.out.println(s3);
- System.out.println(s4);
- System.out.println("----------");
- for(int i = 0 ;i<arrayList.size();i++){
- System.out.println(arrayList.get(i));
- }
- arrayList.clear();
- System.out.println(arrayList.size());
- }
- }
- </span>
接着,我们来看一下isEmpty这个方法,这个方法是用来判断集合中是否有内容的一个方法,编写相关代码,如下所示:
- <span style="font-family:Comic Sans MS;font-size:18px;">package j2se.demo;
- import java.util.ArrayList;
- public class ArrayListTest {
- public static void main(String[] args) {
- ArrayList arrayList = new ArrayList();
- arrayList.add("hello");
- arrayList.add("world");
- arrayList.add("java");
- arrayList.add("java");
- String s1=(String) arrayList.get(0);
- String s2=(String)arrayList.get(1);
- String s3=(String)arrayList.get(2);
- String s4=(String)arrayList.get(3);
- System.out.println(s1);
- System.out.println(s2);
- System.out.println(s3);
- System.out.println(s4);
- System.out.println("----------");
- for(int i = 0 ;i<arrayList.size();i++){
- System.out.println(arrayList.get(i));
- }
- arrayList.clear();
- System.out.println(arrayList.isEmpty());
- }
- }
- </span>
接着看,如何删除一个元素呢,remove,删除一个根据元素,我们可以根据索引删除,还可以根据具体的对象进行删除,编写相关代码,如下所示:
- <span style="font-family:Comic Sans MS;font-size:18px;">package j2se.demo;
- import java.util.ArrayList;
- public class ArrayListTest {
- public static void main(String[] args) {
- ArrayList arrayList = new ArrayList();
- arrayList.add("hello");
- arrayList.add("world");
- arrayList.add("java");
- arrayList.add("java");
- String s1=(String) arrayList.get(0);
- String s2=(String)arrayList.get(1);
- String s3=(String)arrayList.get(2);
- String s4=(String)arrayList.get(3);
- System.out.println(s1);
- System.out.println(s2);
- System.out.println(s3);
- System.out.println(s4);
- System.out.println("----------");
- for(int i = 0 ;i<arrayList.size();i++){
- System.out.println(arrayList.get(i));
- }
- // arrayList.clear();
- // System.out.println(arrayList.isEmpty());
- arrayList.remove(0);
- System.out.println("----------");
- for(int i = 0 ;i<arrayList.size();i++){
- System.out.println(arrayList.get(i));
- }
- }
- }
- </span>
除此之外,我们还可以根据索引进行删除,编写相关代码,如下所示:
- <span style="font-family:Comic Sans MS;font-size:18px;">package j2se.demo;
- import java.util.ArrayList;
- public class ArrayListTest {
- public static void main(String[] args) {
- ArrayList arrayList = new ArrayList();
- arrayList.add("hello");
- arrayList.add("world");
- arrayList.add("java");
- arrayList.add("java");
- String s1=(String) arrayList.get(0);
- String s2=(String)arrayList.get(1);
- String s3=(String)arrayList.get(2);
- String s4=(String)arrayList.get(3);
- System.out.println(s1);
- System.out.println(s2);
- System.out.println(s3);
- System.out.println(s4);
- System.out.println("----------");
- for(int i = 0 ;i<arrayList.size();i++){
- System.out.println(arrayList.get(i));
- }
- // arrayList.clear();
- // System.out.println(arrayList.isEmpty());
- arrayList.remove(0);
- arrayList.remove("java");
- System.out.println("----------");
- for(int i = 0 ;i<arrayList.size();i++){
- System.out.println(arrayList.get(i));
- }
- }
- }
- </span>
接着,我们添加两个元素,打印,indexOf某个对象的索引在哪个位置上,代码如下所示:
- <span style="font-family:Comic Sans MS;font-size:18px;">package j2se.demo;
- import java.util.ArrayList;
- public class ArrayListTest {
- public static void main(String[] args) {
- ArrayList arrayList = new ArrayList();
- arrayList.add("hello");
- arrayList.add("world");
- arrayList.add("java");
- arrayList.add("java");
- String s1=(String) arrayList.get(0);
- String s2=(String)arrayList.get(1);
- String s3=(String)arrayList.get(2);
- String s4=(String)arrayList.get(3);
- System.out.println(s1);
- System.out.println(s2);
- System.out.println(s3);
- System.out.println(s4);
- System.out.println("----------");
- for(int i = 0 ;i<arrayList.size();i++){
- System.out.println(arrayList.get(i));
- }
- // arrayList.clear();
- // System.out.println(arrayList.isEmpty());
- arrayList.remove(0);
- arrayList.remove("java");
- System.out.println("----------");
- for(int i = 0 ;i<arrayList.size();i++){
- System.out.println(arrayList.get(i));
- }
- System.out.println("----------");
- arrayList.add("aaa");
- arrayList.add("bbb");
- System.out.println(arrayList.indexOf("aaa"));
- }
- }
- </span>
接着,我们新建一个类ArrayListTest1,编写相关代码:
- <span style="font-family:Comic Sans MS;font-size:18px;">package j2se.demo;
- import java.util.ArrayList;
- public class ArrayListTest1 {
- public static void main(String[] args) {
- ArrayList list = new ArrayList();
- list.add("hello");
- list.add(new Integer(2));
- String str=(String)list.get(0);
- Integer in = (Integer)list.get(1);
- System.out.println(str);
- System.out.println(in);
- }
- }
- </span>
ArrayList本身接收的是对象,取出来的时候我们需要把他转换成我们放进去的相应的类型。再来新建一个类ArrayListTest2,如何把集合转成数组呢?编写代码,如下所示:
- <span style="font-family:Comic Sans MS;font-size:18px;">package j2se.demo;
- import java.util.ArrayList;
- public class ArrayListTest2 {
- public static void main(String[] args) {
- ArrayList list = new ArrayList();
- list.add(new Integer(1));
- list.add(new Integer(2));
- list.add(new Integer(3));
- list.add(new Integer(4));
- list.add(new Integer(5));
- list.add(new Integer(6));
- /**
- * 不能将Object[]转换成Integer[]
- */
- Object[] in = list.toArray();
- for(int i = 0 ;i<in.length;i++){
- System.out.println(((Integer)in[i]).intValue());
- }
- }
- }
- </span>
ArrayList底层部分源码实现
前面介绍的都是ArrayList的基本方法,小伙伴们可以查询API文档,接着,我们来看ArrayList她自己本身是如何实现的,首先:
a、对于任何一个集合来说,集合中存放的是对象的引用,而不是对象本身。
b、ArrayList底层采用数组实现,当使用不带参数的构成方法生成ArrayList对象的时候,实际上会在底层生成一个长度为10的Object类型数组。简单来说ArrayList内部实现是数组。
c、如果增加的元素个数超过了10个,那么ArrayList底层会新生成一个数组,长度为原来数组的1.5倍+1,然后将原数组的内容复制到新数组中,并且后续增加的内容都会放到新数组当中,当新数组无法容纳增加的元素时,重复该过程。集合中不能放入原生数据类型,只能放置对象的引用,我们需要使用原生数据类型的包装类才能加入到集合当中。我们来看看ArrayList底层的部分源码:
- <span style="font-family:Comic Sans MS;font-size:18px;">public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
- implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
- {
- private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
- //设置arrayList默认容量
- private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
- //空数组,当调用无参数构造函数的时候默认给个空数组
- private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
- //这才是真正保存数据的数组
- private transient Object[] elementData;
- //arrayList的实际元素数量
- private int size;
- //构造方法传入默认的capacity 设置默认数组大小
- public ArrayList(int initialCapacity) {
- super();
- if (initialCapacity < 0)
- throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
- initialCapacity);
- this.elementData = new Object[initialCapacity];
- }
- //无参数构造方法默认为空数组
- public ArrayList() {
- super();
- this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
- }
- //构造方法传入一个Collection, 则将Collection里面的值copy到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);
- }
- //下面主要看看ArrayList 是如何将数组进行动态扩充实现add 和 remove
- public boolean add(E e) {
- ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
- elementData[size++] = e;
- return true;
- }
- public void add(int index, E element) {
- rangeCheckForAdd(index);
- ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
- System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
- size - index);
- elementData[index] = element;
- size++;
- }
- private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
- if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) {
- minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
- }
- ensureExplicitCapacity(minCapacity);
- }
- private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
- modCount++;
- //超出了数组可容纳的长度,需要进行动态扩展
- if (minCapacity - elementData.length > 0)
- grow(minCapacity);
- }
- //这才是动态扩展的精髓,看到这个方法,ArrayList瞬间被打回原形
- private void grow(int minCapacity) {
- int oldCapacity = elementData.length;
- //设置新数组的容量扩展为原来数组的1.5倍
- int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
- //再判断一下新数组的容量够不够,够了就直接使用这个长度创建新数组,
- //不够就将数组长度设置为需要的长度
- if (newCapacity - minCapacity < 0)
- newCapacity = minCapacity;
- //判断有没超过最大限制
- if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
- newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
- //将原来数组的值copy新数组中去, ArrayList的引用指向新数组
- //这儿会新创建数组,如果数据量很大,重复的创建的数组,那么还是会影响效率,
- //因此鼓励在合适的时候通过构造方法指定默认的capaticy大小
- 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;
- }
- }
- </span>
so,小伙伴们发现了没有,ArrayList 她骨子里面的本质就是数组, ArrayList就是对数组进行动态的扩展,其add, get , remove 等等操作就是对数组的操作。 ArrayList的一些特性都来源于数组:有序、元素可重复、插入慢、 索引快 等等一系列神马所谓的属性, 有没有一种被欺骗了的赶脚`(*∩_∩*)′。
ArrayList中的遍历
我们来看一下ArrayList中的遍历,ArrayList支持三种遍历方式。
第一种:通过迭代器遍历,即通过Iterator去遍历- <span style="font-family:Comic Sans MS;font-size:18px;">Integer value = null;
- Iterator iter = list.iterator();
- while (iter.hasNext()) {
- value = (Integer)iter.next();
- }
- </span>
- <span style="font-family:Comic Sans MS;font-size:18px;">Integer value = null;
- int size = list.size();
- for (int i=0; i<size; i++) {
- value = (Integer)list.get(i);
- }
- </span>
第三种:for循环遍历,如下所示:
- <span style="font-family:Comic Sans MS;font-size:18px;">Integer value = null;
- for (Integer integ:list) {
- value = integ;
- }</span>
- <span style="font-family:Comic Sans MS;font-size:18px;">package j2se.demo;
- import java.util.*;
- import java.util.concurrent.*;
- /*
- * @desc ArrayList遍历方式和效率的测试程序。
- *
- * @author 丁国华
- */
- public class ArrayListRandomAccessTest {
- public static void main(String[] args) {
- List list = new ArrayList();
- for (int i=0; i<100000; i++)
- list.add(i);
- 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");
- }
- }
- </span>
运行效果,如下所示:
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!
ArrayList的优缺点
接着,我们来看一下ArrayList的优缺点:
从上面的几个过程总结一下ArrayList的优缺点。ArrayList的优点如下:
a、ArrayList底层以数组实现,是一种随机访问模式,再加上它实现了RandomAccess接口,因此查找速度快;
b、ArrayList在顺序添加一个元素的时候非常方便,只是往数组里面添加了一个元素而已;
ArrayList的缺点:
a、删除元素的时候,涉及到一次元素复制,如果要复制的元素很多,那么就会比较耗费性能
b、插入元素的时候,涉及到一次元素复制,如果要复制的元素很多,那么就会比较耗费性能
因此,ArrayList比较适合顺序添加、随机访问的场景。在后面的博文中,小编将介绍LinkedList,等介绍完LinkedList之后,我们把她们两个放在一起进行对比。
ArrayList线程问题
再说ArrayList线程问题之前,我们需要了解一下,什么是线程安全?什么是线程不安全?线程安全就是多线程访问的时候,采用了加锁机制,当一个线程访问该类的某个数据的时候,进行保护,其他线程不能进行访问直到该线程读取完,其他线程才可以使用,不会出现数据不一致或者数据污染。 线程不安全就是不提供数据访问保护,有可能出现多个线程先后更改数据造成所得到的数据是脏数据。那么为什么ArrayList为什么线程不安全呢?我们知道ArrayList在添加一个元素的时候,需要两个步骤,第一步在Items[Size]的位置存放此元素,第二步增大Size的值,在单线程运行的情况,比如两个苹果两个人吃,一个人吃一个,这个是并发的,互不影响,但是如果一个人吃两个苹果,要保证同时吃完,就需要这个苹果吃一点,停下来再去吃一点另一个苹果,既然Add方法内部是需要分两步走,那就是线程A在0的位置赋了一个值,然后停下来去B线程ArrayList 0的位置又赋了一个值,其实是重复在一个位置赋值,然后回到A线程,执行Size增加,也就是ArrayList的大小增加了,原来Size是1,现在变成2,然后停下来继续执行线程B,又增加了一个空间位置,size大小就变成了3,结果就是0的位置有值,1和2的索引位置都没有值实际大小是3,跟想要的结果0和1赋不同的值,结果不对,so线程不安全。那么我们如何解决ArrayList中线程不安全的问题呢?
a、继承Arraylist,然后重写或按需求编写自己的方法,这些方法要写成synchronized,在这些synchronized的方法中调用ArrayList的方法。
b、List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
小编寄语:该博文,小编主要介绍了List接口实现中的ArrayList集合,通过讲解ArrayList基本方法,加上相关的demo进行联系,接着介绍ArrayList的底层相关源码,满满的都是套路,有么有`(*∩_∩*)′,接着介绍了ArrayList集合中的遍历,ArrayList中的优缺点以及线程问题,ArrayList支持自动改变大小的功能,灵活的插入和删除元素,但是ArrayList跟一般的数组比起来,速度上稍逊风骚,今天的arrayList介绍到这里就要跟小伙伴们再见了,在下篇博文中小编就介绍LinkedList,尽请期待`(*∩_∩*)′!
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