Java学习笔记之ArrayList基本用法

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ArrayList简介

ArrayList是一个其容量能够动态增长的动态数组。它继承了AbstractList,实现了ListRandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

基本的ArrayList,长于随机访问元素,但是在List中间插入和移除元素时较慢。同时,ArrayList的操作不是线程安全的!一般在单线程中才使用ArrayList,而在多线程中一般使用Vector或者CopyOnWriteArrayList

ArrayList遍历方式

ArrayList有三种遍历方式

迭代器遍历

Iterator<Integer> it = arrayList.iterator();
while(it.hasNext()){
    System.out.print(it.next() + " ");
}

索引值遍历

for(int i = 0; i < arrayList.size(); i++){
   System.out.print(arrayList.get(i) + " ");
}

for循环遍历

for(Integer number : arrayList){
   System.out.print(number + " ");
}

需要说明的是,遍历ArrayList时,通过索引值遍历效率最高,for循环遍历次之,迭代器遍历最低。

toArray()的使用

有时候,当我们调用ArrayList中的 toArray(),可能遇到过抛出java.lang.ClassCastException异常的情况,这是由于toArray() 返回的是 Object[] 数组,将 Object[] 转换为其它类型(如,将Object[]转换为的Integer[])则会抛出java.lang.ClassCastException异常,因为Java不支持向下转型。

所以一般更常用的是使用另外一种方法进行使用:

<T> T[] toArray(T[] a)

调用toArray(T[] a)返回T[]可通以下方式进行实现:

 // toArray用法
 // 第一种方式(最常用)
 Integer[] integer = arrayList.toArray(new Integer[0]);

 // 第二种方式(容易理解)
 Integer[] integer1 = new Integer[arrayList.size()];
 arrayList.toArray(integer1);

 // 抛出异常,java不支持向下转型
 //Integer[] integer2 = new Integer[arrayList.size()];
 //integer2 = arrayList.toArray();

ArrayList用法示例

/**
 * @author GongchuangSu
 * @since 2016.05.10
 */
import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;

public class ArrayListDemo {

    public static void main(String[] srgs){
         ArrayList<Integer> arrayList = new ArrayList<Integer>();

         System.out.printf("Before add:arrayList.size() = %d\n",arrayList.size());

         arrayList.add(1);
         arrayList.add(3);
         arrayList.add(5);
         arrayList.add(7);
         arrayList.add(9);
         System.out.printf("After add:arrayList.size() = %d\n",arrayList.size());

         System.out.println("Printing elements of arrayList");
         // 三种遍历方式打印元素
         // 第一种:通过迭代器遍历
         System.out.print("通过迭代器遍历:");
         Iterator<Integer> it = arrayList.iterator();
         while(it.hasNext()){
             System.out.print(it.next() + " ");
         }
         System.out.println();

         // 第二种:通过索引值遍历
         System.out.print("通过索引值遍历:");
         for(int i = 0; i < arrayList.size(); i++){
             System.out.print(arrayList.get(i) + " ");
         }
         System.out.println();

         // 第三种:for循环遍历
         System.out.print("for循环遍历:");
         for(Integer number : arrayList){
             System.out.print(number + " ");
         }

         // toArray用法
         // 第一种方式(最常用)
         Integer[] integer = arrayList.toArray(new Integer[0]);

         // 第二种方式(容易理解)
         Integer[] integer1 = new Integer[arrayList.size()];
         arrayList.toArray(integer1);

         // 抛出异常,java不支持向下转型
         //Integer[] integer2 = new Integer[arrayList.size()];
         //integer2 = arrayList.toArray();
         System.out.println();

         // 在指定位置添加元素
         arrayList.add(2,2);
         // 删除指定位置上的元素
         arrayList.remove(2);
         // 删除指定元素
         arrayList.remove((Object)3);
         // 判断arrayList是否包含5
         System.out.println("ArrayList contains 5 is: " + arrayList.contains(5));

         // 清空ArrayList
         arrayList.clear();
         // 判断ArrayList是否为空
         System.out.println("ArrayList is empty: " + arrayList.isEmpty());
    }
}
/**
Before add:arrayList.size() = 0
After add:arrayList.size() = 5
Printing elements of arrayList
通过迭代器遍历:1 3 5 7 9
通过索引值遍历:1 3 5 7 9
for循环遍历:1 3 5 7 9
ArrayList contains 5 is: true
ArrayList is empty: true
*/

ArrayList源码解析

package java.util;

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    // 序列版本号
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;

    // 默认容量大小
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    // 空数组
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

    // 用于保存ArrayList中数据的数组
    private transient Object[] elementData;

    // ArrayList中所包含元素的个数
    private int size;

    // 带初始容量参数的构造函数
    public ArrayList(int initialCapacity) {
        super();
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        this.elementData = new Object[initialCapacity];
    }

    // 默认构造函数,其默认初始容量为10
    public ArrayList() {
        super();
        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

    // 带Collection参数的构造函数
    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);
    }

    // 将此 ArrayList 实例的容量调整为列表的当前大小(实际元素个数)
    public void trimToSize() {
        modCount++;
        if (size < elementData.length) {
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
        }
    }

    // 如有必要,增加此 ArrayList 实例的容量,以确保它至少能够容纳最小容量参数所
    // 指定的元素数
    public void ensureCapacity(int minCapacity) {
        int minExpand = (elementData != EMPTY_ELEMENTDATA)
            // any size if real element table
            ? 0
            // larger than default for empty table. It‘s already supposed to be
            // at default size.
            : DEFAULT_CAPACITY;

        if (minCapacity > minExpand) {
            ensureExplicitCapacity(minCapacity);
        }
    }

    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }

        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;

        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }

    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

    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;
    }

    // 返回ArrayList中的元素个数
    public int size() {
        return size;
    }

    // 判断ArrayList是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }

    // 判断ArrayList是否包含Object(o)
    public boolean contains(Object o) {
        return indexOf(o) >= 0;
    }

    // 返回ArrayList中首次出现的指定元素的索引,或如果此列表不包含元素,则返回 -1
    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;
    }

    // 返回ArrayList中最后一次出现的指定元素的索引,或如果此列表不包含索引,则返回 -1
    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;
    }

    // 返回此 ArrayList 实例的浅表副本
    public Object clone() {
        try {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            ArrayList<E> v = (ArrayList<E>) super.clone();
            // 将当前ArrayList的全部元素拷贝到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();
        }
    }

    // 按适当顺序(从第一个到最后一个元素)返回包含此列表中所有元素的数组
    public Object[] toArray() {
        return Arrays.copyOf(elementData, size);
    }

    // 返回ArrayList的模板数组。所谓模板数组,即可以将T设为任意的数据类型
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public <T> T[] toArray(T[] a) {
        if (a.length < size)
            // Make a new array of a‘s runtime type, but my contents:
            return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());
        System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);
        if (a.length > size)
            a[size] = null;
        return a;
    }

    // 位置访问操作
    @SuppressWarnings("unchecked")
    E elementData(int index) {
        return (E) elementData[index];
    }

    // 返回ArrayList中指定位置上的元素
    public E get(int index) {
        rangeCheck(index);

        return elementData(index);
    }

    // 用指定的元素替代ArrayList中指定位置上的元素,并返回替代前的元素
    public E set(int index, E element) {
        rangeCheck(index);

        E oldValue = elementData(index);
        elementData[index] = element;
        return oldValue;
    }

    // 将指定的元素添加到ArrayList的尾部
    public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

    // 将指定的元素插入ArrayList中的指定位置
    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++;
    }

    // 移除ArrayList中指定位置上的元素,并返回该位置上的元素
    public E remove(int index) {
        rangeCheck(index);

        modCount++;
        E oldValue = elementData(index);

        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work

        return oldValue;
    }

    // 移除ArrayList中首次出现的指定元素(如果存在则移除并返回true,否则返回false)
    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;
    }

    // 私有方法,用于快速移除
    private void fastRemove(int index) {
        modCount++;
        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
    }

    // 移除ArrayList中的所有元素
    public void clear() {
        modCount++;

        // clear to let GC do its work
        for (int i = 0; i < size; i++)
            elementData[i] = null;

        size = 0;
    }

    // 按照指定 collection 的迭代器所返回的元素顺序,
    // 将该 collection 中的所有元素添加到ArrayList的尾部
    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount
        System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
        size += numNew;
        return numNew != 0;
    }

    // 从指定的位置开始,将指定 collection 中的所有元素插入到ArrayList中
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        rangeCheckForAdd(index);

        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        ensureCapacityInternal(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;
    }

    // 移除列表中索引在 fromIndex(包括)和 toIndex(不包括)之间的所有元素
    protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
        modCount++;
        int numMoved = size - toIndex;
        System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex,
                         numMoved);

        // clear to let GC do its work
        int newSize = size - (toIndex-fromIndex);
        for (int i = newSize; i < size; i++) {
            elementData[i] = null;
        }
        size = newSize;
    }

    // 私有方法,用于范围检测
    private void rangeCheck(int index) {
        if (index >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
    }

    // 私有方法,用于add和addAll
    private void rangeCheckForAdd(int index) {
        if (index > size || index < 0)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
    }

    private String outOfBoundsMsg(int index) {
        return "Index: "+index+", Size: "+size;
    }

    // 移除ArrayList中Collection所包含的所有元素
    public boolean removeAll(Collection<?> c) {
        return batchRemove(c, false);
    }

    // 保留所有ArrayList和Collection共有的元素
    public boolean retainAll(Collection<?> c) {
        return batchRemove(c, true);
    }

    private boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement) {
        final Object[] elementData = this.elementData;
        int r = 0, w = 0;
        boolean modified = false;
        try {
            for (; r < size; r++)
                if (c.contains(elementData[r]) == complement)
                    elementData[w++] = elementData[r];
        } finally {
            // Preserve behavioral compatibility with AbstractCollection,
            // even if c.contains() throws.
            if (r != size) {
                System.arraycopy(elementData, r,
                                 elementData, w,
                                 size - r);
                w += size - r;
            }
            if (w != size) {
                // clear to let GC do its work
                for (int i = w; i < size; i++)
                    elementData[i] = null;
                modCount += size - w;
                size = w;
                modified = true;
            }
        }
        return modified;
    }

    // java.io.Serializable的写入函数
    // 将ArrayList的“容量,所有的元素值”都写入到输出流中
    private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
        throws java.io.IOException{
        // Write out element count, and any hidden stuff
        int expectedModCount = modCount;
        s.defaultWriteObject();

        // Write out size as capacity for behavioural compatibility with clone()
        s.writeInt(size);

        // Write out all elements in the proper order.
        for (int i=0; i<size; i++) {
            s.writeObject(elementData[i]);
        }

        if (modCount != expectedModCount) {
            throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }

    // java.io.Serializable的读取函数:根据写入方式读出
    // 先将ArrayList的“容量”读出,然后将“所有的元素值”读出
    private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
        throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
        elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;

        // Read in size, and any hidden stuff
        s.defaultReadObject();

        // Read in capacity
        s.readInt(); // ignored

        if (size > 0) {
            // be like clone(), allocate array based upon size not capacity
            ensureCapacityInternal(size);

            Object[] a = elementData;
            // Read in all elements in the proper order.
            for (int i=0; i<size; i++) {
                a[i] = s.readObject();
            }
        }
    }

    // 返回一个从指定位置开始遍历的ListIterator迭代器
    public ListIterator<E> listIterator(int index) {
        if (index < 0 || index > size)
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
        return new ListItr(index);
    }

    // 返回一个ListIterator迭代器
    public ListIterator<E> listIterator() {
        return new ListItr(0);
    }

    // 返回一个Iterator迭代器
    public Iterator<E> iterator() {
        return new Itr();
    }

    // 返回一个指定范围的子List列表
    public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
        subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size);
        return new SubList(this, 0, fromIndex, toIndex);
    }
}
时间: 2024-11-03 21:39:15

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java学习笔记--类ArrayList和LinkedList的实现

在集合Collection下的List中有两个实现使用的很频繁,一个是ArrayList,另一个是LinkedList,在学习中肯定都会有这样的疑问:什么时候适合使用ArrayList,什么时候用LinkedList?这时,我们就需要了解ArrayList和LinkedList的底层的实现,下面,为了更好的了解它们具体是怎样实现的,我们来写自己的ArrayList 和LinkedList. ArrayList底层是基于数组实现的,数组在内存中是存储在连续的存储单元中,在数据查找的时候比较快,适用

JAVA学习笔记-模拟ArrayList容器的底层实现

package MyArrayList;import java.util.*;/** * 模拟实现JDK中的ArrayList类 * @author iwang * */public class MyArrayList { /** * The value is used for Object storage. */ private Object[] value; /** * The size is the number of Object used. */ private int size; p

Java学习笔记之LinkedList基本用法

更多信息可参考我的个人博客:贱贱的梦想 LinkedList简介 LinkedList 是一个继承于AbstractSequentialList的双向链表.它也可以被当作堆栈.队列或双端队列进行操作. LinkedList 实现 List 接口,能进行队列操作. LinkedList 实现 Deque 接口,即能将LinkedList当作双端队列使用. ArrayList底层是由数组支持,而LinkedList 是由双向链表实现的,其中的每个对象包含数据的同时还包含指向链表中前一个与后一个元素的

Java学习笔记三:This用法

一般情况下,当我们在外部引用其他类的时候,需要声明这个类型引用,比如 ThisDemo td = new ThisDemo();   在"Java编程思想"中有这一段例子: Banana a = new Banana(); Banana b = new Banana(); a.peel(1); b.peel(2); 我们在声明对象引用的时候,通常用上述的方法,但是在编译器做了一些操作,实际操作结果为: 它暗自把"所操作对象的引用"作为第一个参数传递. Banana.

Java学习笔记_23_List接口实现类

23.List接口实现类: List接口继承了Collection接口,它是一个允许存在重复项的有序集合. 1>实现类ArrayList: ArrayList类支持可随需要而增长的动态数组.数组列表以一个原大小被创建,当超过了它的大小, 类集自动增大,当对象被删除后,数组就可以缩小. 优点:ArrayList类对于使用索引取出元素用较高的效率,他可以用索引快速定位对象. 缺点:ArrayList类对于元素的删除或插入速度较慢. 构造方法: · ArrayList(): 构造一个初始容量为10的空

java学习笔记10--泛型总结

java学习笔记系列: java学习笔记9--内部类总结 java学习笔记8--接口总结 java学习笔记7--抽象类与抽象方法 java学习笔记6--类的继承.Object类 java学习笔记5--类的方法 java学习笔记4--对象的初始化与回收 java学习笔记3--类与对象的基础 java学习笔记2--数据类型.数组 java学习笔记1--开发环境平台总结 本文地址:http://www.cnblogs.com/archimedes/p/java-study-note10.html,转载

Java学习笔记_25_Collections类

25.Collections类: Collections类是一个工具类,用来对集合进行操作,它主要是提供一些排序算法,包括随机排序.反相排序等. Collections类提供了一些静态方法,实现了基于List容器的一些常用算法. Collections的一些方法列表: · void sort(List): 对List内的元素进行排序. · void shuffle(List): 对List内的元素随机排序. · void reverse(List): 对List内的元素进行逆序排列. · voi

java学习笔记3——java关键字

java学习笔记3——java关键字 虽然老师说不用刻意的去记忆,但是我还是在网上找到了非常详细的注解,再次收藏 关键字的类型表: 各个关键字的详细注解和实例,按首字母排序: 1.abstract abstract 关键字可以修改类或方法. abstract 类可以扩展(增加子类),但不能直接实例化. abstract 方法不在声明它的类中实现,但必须在某个子类中重写. -示例- public abstract class MyClass{ } public abstract String my

Java学习笔记之继承

一.继承的基础 在Java术语中,被继承的类叫超类(superclass),继承超类的类叫子类(subclass). 举例说明: 1 class Box 2 { 3 public double width; 4 public double height; 5 public double depth; 6 7 //重载构造方法 8 public Box(Box ob) 9 { 10 width = ob.width; 11 height = ob.height; 12 depth = ob.dep