ArrayList詳解和使用示例_動力節(jié)點(diǎn)Java學(xué)院整理

更新時間：2017年05月08日 14:10:30 投稿：mrr

ArrayList 是一個數(shù)組隊(duì)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。接下來通過本文給大家介紹arraylist詳解和使用示例代碼，需要的的朋友一起學(xué)習(xí)吧

第1部分 ArrayList介紹

ArrayList簡介

ArrayList 是一個數(shù)組隊(duì)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(shí)現(xiàn)了List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable這些接口。

ArrayList 繼承了AbstractList，實(shí)現(xiàn)了List。它是一個數(shù)組隊(duì)列，提供了相關(guān)的添加、刪除、修改、遍歷等功能。

ArrayList 實(shí)現(xiàn)了RandmoAccess接口，即提供了隨機(jī)訪問功能。RandmoAccess是java中用來被List實(shí)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(jī)訪問。稍后，我們會比較List的“快速隨機(jī)訪問”和“通過Iterator迭代器訪問”的效率。

ArrayList 實(shí)現(xiàn)了Cloneable接口，即覆蓋了函數(shù)clone()，能被克隆。

ArrayList 實(shí)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)

// 默認(rèn)構(gòu)造函數(shù)
ArrayList()
// capacity是ArrayList的默認(rèn)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ArrayList
ArrayList(Collection<? extends E> collection)

ArrayList的API

// Collection中定義的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中定義的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)

第2部分 ArrayList數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)

ArrayList的繼承關(guān)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(shí)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(rèn)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(shí)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(shí)現(xiàn)的，源碼比較容易理解。

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(shí)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(rèn)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(shí)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(jì)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(shí)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(shí)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(rèn)構(gòu)造函數(shù)，則ArrayList的默認(rèn)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(shí)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。

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

(02) 第二種，隨機(jī)訪問，通過索引值去遍歷。

由于ArrayList實(shí)現(xiàn)了RandomAccess接口，它支持通過索引值去隨機(jī)訪問元素。

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：

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

由此可見，遍歷ArrayList時，使用隨機(jī)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)：

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?yàn)?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?yàn)镴ava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(shí)現(xiàn)。

// 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(shí)例(ArrayListTest.java)，介紹 ArrayList 中常用API的用法。

 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(yùn)行結(jié)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

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(diǎn)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腳本之家網(wǎng)站的支持！

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