数组（二）：ArrayList的实现和Arrays类的使用

来源：互联网发布：烂命鸳鸯知乎编辑：程序博客网时间：2024/05/29 07:47

一、数组是否可以变长？

我们都知道，数组时定长的，初始化时一定要给定长度，由于这个长度的问题，我们在实际的开发中，会更倾向于使用容器，如ArrayList等，使用容器类时，无需考虑长度问题，因为容器已经帮我们处理了，那么数组就没有办法变长了吗？当然不是，ArrayList就是基于数组实现的，我们可以看看ArrayList是如何处理的

二、ArrayList的实现原理

ArrayList用一个Object数组作为其内部操作，并有一个成员变量size代表容器的长度

    private transient Object[] elementData;    private int size;

添加数据时，调用add()方法：

public boolean add(E e) {      ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!      elementData[size++] = e;      return true; }

    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {        modCount++;        // 如果添加了新元素后的长度超出了原来的长度，则需要扩容        if (minCapacity - elementData.length > 0)            grow(minCapacity);    }

可以看到扩容的核心代码在grow方法中：

    private void grow(int minCapacity) {        int oldCapacity = elementData.length;        //扩容，生成新容量，为原来的2倍        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);        if (newCapacity - minCapacity < 0)            newCapacity = minCapacity;        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);        // 把数组扩大到新长度        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);    }

elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity)

API文档的解释是：复制指定的数组，截取或用 null 或 0 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度

也就是说，通过Arrays.copyOf，将数组elementData的长度扩大到newCapacity，扩大的部分填充由数组类型决定

例如：

        int[] a = new int[]{1,2};        System.out.println("扩容前长度：" + a.length);        a = Arrays.copyOf(a, 3);        System.out.println("扩容后长度：" + a.length);        System.out.println("填充的数据：" + a[2]);

输出：
扩容前长度：2
扩容后长度：3
填充的数据：0

　　我们来查看一下Arrays.copyOf源代码，看看它做了什么：

    public static int[] copyOf(int[] original, int newLength) {        int[] copy = new int[newLength];        System.arraycopy(original, 0, copy, 0,                         Math.min(original.length, newLength));        return copy;    }

　　Arrays.copyOf方法中，重新创建了一个新长度的数组，并且通过System.arraycopy方法把原来的数组复制到新数组中，最后返回。System.arraycopy是一个本地的系统方法，采用的是直接对内存中的数据块进行复制，是一块一块复制的（操作系统中有讲到），所以比我们平时for循环一个一个复制要快得多。

三、效率

　　值得注意这些问题，什么时候会扩容？扩容会影响效率吗？如果影响要怎么避免？
　　当增加元素后的size 大于原来的size时，就需要扩容，而扩容需要复制数组，小数据量还好，而大数据量的时候肯定很影响效率！注意到，ArrayList中有两个和size相关构造函数：

    public ArrayList() {        this(10);    }    public ArrayList(int initialCapacity) {        super();        if (initialCapacity < 0)            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+                                               initialCapacity);        this.elementData = new Object[initialCapacity];    }

　　第一个构造函数给定默认容量size为10，而第二个函数默认size自定义，那么我们看这两个构造函数在大数据量的情况：

public abstract class Array1 {    public static void main(String[] args) {        long b1 = System.currentTimeMillis();        List<Integer> list1 = new ArrayList<Integer>();        for(int i =0; i < 10000000; i++){            list1.add(i);        }        long e1 = System.currentTimeMillis();        System.out.println("时间为 : " + (e1-b1));        long b2 = System.currentTimeMillis();        List<Integer> list2 = new ArrayList<Integer>(10000000);        for(int i =0; i < 10000000; i++){            list2.add(i);        }        long e2 = System.currentTimeMillis();        System.out.println("时间为 : " + (e2-b2));    }}

结果如下：
时间为 : 7878
时间为 : 283

所以：请为你的ArrayList指定初始容量！

三、Arrays类的使用

Arrays类包含用来操作数组（比如排序和搜索）的各种方法，这个类是必须熟练使用的！
该类的常用方法有：

方法解释 asList(T… a) 返回一个受指定数组支持的固定大小的列表 copyOf(int[] original，int newLength) 复制指定的数组，填充的数据由数组类型决定，以使副本具有指定的长度 copyOfRange(long[] original, int from, int to) 将指定数组的指定范围复制到一个新数组 equals(int[] a, int[] a2) 如果两个指定的 int 型数组彼此相等，则返回 true fill(int[] a, int val) 将指定的 int 值分配给指定 int 型数组的每个元素 sort(int[] a) 对指定的 int 型数组按数字升序进行排序

以上只用int类型数组做为example，同理其他类型数组同样的操作

四、copyOf的陷阱，数组的浅拷贝

当数组类型不是基本数据类型时，数组内存放的是对象的引用，因此在copyOf复制对象数组时，千万要注意，复制的对象的引用而不是对象本身！

class Person{    int age;    public int getAge() {        return age;    }    public void setAge(int age) {        this.age = age;    }}public class Array2 {    public static void main(String[] args) {        Person p = new Person();        p.setAge(20);        Person[] a = new Person[]{p};        Person[] b = Arrays.copyOf(a, a.length);        a[0].setAge(30);        System.out.println("a的年龄：" + a[0].getAge());        System.out.println("b的年龄：" + b[0].getAge());    }}

输出：
a的年龄：30
b的年龄：30

可以看见，a改变其值后，连b的值都改变了，这就是浅拷贝问题

有关于深浅拷贝的博文，参考：
渐析java的浅拷贝和深拷贝：http://www.cnblogs.com/chenssy/p/3308489.html。

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