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Java集合框架：ArrayList

發(fā)布時(shí)間：2024/4/11 46 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Java集合框架：ArrayList 小編覺得挺不錯(cuò)的,現(xiàn)在分享給大家,幫大家做個(gè)參考.

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歡迎跳轉(zhuǎn)到本文的原文鏈接：https://honeypps.com/java/java-collection-arraylist/

ArrayList定義

package java.util; public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};private transient Object[] elementData;private int size; //其余省略 }

ArrayList概述

??ArrayList以數(shù)組實(shí)現(xiàn)，允許重復(fù)。超出限制時(shí)會(huì)增加50%的容量（grow()方法中實(shí)現(xiàn)，如下所示），每次擴(kuò)容都底層采用System.arrayCopy()復(fù)制到新的數(shù)組，因此最好能給出數(shù)組大小的預(yù)估值。默認(rèn)第一次插入元素時(shí)創(chuàng)建數(shù)組的大小為10.

private void grow(int minCapacity) {// overflow-conscious codeint 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);}

??按數(shù)組下標(biāo)訪問元素—get(i)/set(i,e) 的性能很高，這是數(shù)組的基本優(yōu)勢。

public E get(int index) {rangeCheck(index);return elementData(index);}public E set(int index, E element) {rangeCheck(index);E oldValue = elementData(index);elementData[index] = element;return oldValue;}

??直接在數(shù)組末尾加入元素—add(e)的性能也高，但如果按下標(biāo)插入、刪除元素—add(i,e), remove(i), remove(e)，則要用System.arraycopy()來移動(dòng)部分受影響的元素，性能就變差了，這是基本劣勢。

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++;}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 workreturn oldValue;}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;}

?? ArrayList中有一個(gè)方法trimToSize()用來縮小elementData數(shù)組的大小，這樣可以節(jié)約內(nèi)存：

public void trimToSize() {modCount++;if (size < elementData.length) {elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);}}

??考慮這樣一種情形，當(dāng)某個(gè)應(yīng)用需要，一個(gè)ArrayList擴(kuò)容到比如size=10000，之后經(jīng)過一系列remove操作size=15，在后面的很長一段時(shí)間內(nèi)這個(gè)ArrayList的size一直保持在<100以內(nèi)，那么就造成了很大的空間浪費(fèi)，這時(shí)候建議顯式調(diào)用一下trimToSize()這個(gè)方法，以優(yōu)化一下內(nèi)存空間。
??或者在一個(gè)ArrayList中的容量已經(jīng)固定，但是由于之前每次擴(kuò)容都擴(kuò)充50%，所以有一定的空間浪費(fèi)，可以調(diào)用trimToSize()消除這些空間上的浪費(fèi)。
??非線程安全，可以調(diào)用Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());實(shí)現(xiàn)。

ArrayList的使用

??舉個(gè)簡單一點(diǎn)的例子：

List<Integer> list = new ArrayList<>();list.add(4);list.add(2);list.add(3);list.add(5);for(int i:list){System.out.println(i);}System.out.println(list);

??運(yùn)行結(jié)果：

4 2 3 5 [4, 2, 3, 5]

??可以發(fā)現(xiàn)ArrayList是按插入順序存儲(chǔ)的，這也不奇怪，每次插入是在elementData[size++]處插入。

subList的使用

List<Integer> list = new ArrayList<>();list.add(4);list.add(2);list.add(3);list.add(5);list.add(7);list.add(5);list.add(11);list.add(14);list.add(10);list.add(9);System.out.println(list);List<Integer> list2 = list.subList(3, 6);System.out.println(list2);list2.set(2, 50);System.out.println("============");System.out.println(list);System.out.println(list2);

??運(yùn)行結(jié)果：

[4, 2, 3, 5, 7, 5, 11, 14, 10, 9] [5, 7, 5] ============ [4, 2, 3, 5, 7, 50, 11, 14, 10, 9] [5, 7, 50]

??調(diào)用ArrayList中的subList方法生成的新的list，內(nèi)部引用的還是原來的數(shù)組elementData，如果改變subList中的值，主list中的值也會(huì)跟著改變。

RandomAccess？！

??但是，上面的程序有不合理之處！你們可能感到費(fèi)解，請聽我一一道來。
??上面一段程序可以通過反編譯看到foreach語法糖經(jīng)過編譯器處理成了Iterator的遍歷，有關(guān)foreach語法糖的細(xì)節(jié)可以參考《Java語法糖之foreach》。由于上面程序反編譯出來有100+行，太多了就不羅列了。只要知道一個(gè)事實(shí)就可以：foreach對于集合框架，編譯解析成的是Iterator的遍歷。
??那么這又有什么不妥？集合框架印象中不就是用迭代器遍歷的嚒？
??注意ArrayList的特殊之處在于它implements了RandomAccess這個(gè)接口，在JDK中RandomAccess明確說明：

It is recognized that the distinction between random and sequential access is often fuzzy. For example, some List implementations provide asymptotically linear access times if they get huge, but constant access times in practice. Such a List implementation should generally implement this interface. As a rule of thumb, a List implementation should implement this interface if, for typical instances of the class, this loop:for (int i=0, n=list.size(); i < n; i++)list.get(i);runs faster than this loop:for (Iterator i=list.iterator(); i.hasNext(); )i.next();

??這段英文主要說明的是實(shí)現(xiàn)了RandomAccess接口的集合框架，采用迭代器遍歷比較慢，不推薦。
??實(shí)現(xiàn)RandomAccess接口的集合有：ArrayList, AttributeList, CopyOnWriteArrayList, RoleList, RoleUnresolvedList, Stack, Vector等。
??所以上面的例子中的遍歷應(yīng)該這么寫：

int length = list.size();for(int i=0;i<length;i++){System.out.println(list.get(i));}

??其實(shí)也可以加個(gè)判斷，讓程序通用起來：

if (list instanceof RandomAccess){for (int i = 0; i < list.size(); i++){}}else{Iterator<?> iterator = list.iterator();while (iterator.hasNext()){iterator.next();}}

??因此，博主個(gè)人覺得JDK（jdk7）中有這么一段不妥之處（希望大神不要噴我）：ArrayList的toString()方法是在AbstractCollection中實(shí)現(xiàn)的：

public String toString() {Iterator<E> it = iterator();if (! it.hasNext())return "[]";StringBuilder sb = new StringBuilder();sb.append('[');for (;;) {E e = it.next();sb.append(e == this ? "(this Collection)" : e);if (! it.hasNext())return sb.append(']').toString();sb.append(',').append(' ');}}

??這里沒有判斷RandomAccess，直接采用的是迭代器的遍歷，影響了一些性能。

ArrayList和LinkedList的區(qū)別

ArrayList是實(shí)現(xiàn)了基于動(dòng)態(tài)數(shù)組的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，LinkedList基于鏈表的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)。

對于隨機(jī)訪問get和set，ArrayList覺得優(yōu)于LinkedList，因?yàn)長inkedList要移動(dòng)指針。

對于新增和刪除操作add和remove，LinkedList比較占優(yōu)勢，因?yàn)锳rrayList要移動(dòng)數(shù)據(jù)。

ArrayList和Vector的區(qū)別

Vector和ArrayList幾乎是完全相同的,唯一的區(qū)別在于Vector是同步類(synchronized)，屬于強(qiáng)同步類。因此開銷就比ArrayList要大，訪問要慢。正常情況下,大多數(shù)的Java程序員使用ArrayList而不是Vector,因?yàn)橥酵耆梢杂沙绦騿T自己來控制。

Vector每次擴(kuò)容請求其大小的2倍空間，而ArrayList是1.5倍。

Vector還有一個(gè)子類Stack.

注意要點(diǎn)1

示例代碼：

List<Integer> arrayList = Arrays.asList(3, 2, 5, 4); arrayList.add(7);//錯(cuò)誤，會(huì)報(bào)出異常：Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException System.out.println(arrayList);

原因

Arrays.asList()方法的定義如下： public static <T> List<T> asList(T... a) {return new ArrayList<>(a); }

這里的new ArrayList并非是java.util.ArrayList而是Arrays類中的私有靜態(tài)類：

private static class ArrayList<E> extends AbstractList<E>implements RandomAccess, java.io.Serializable

這個(gè)ArrayList中并未定義add(e)/remove(e)之類的方法，所以會(huì)報(bào)出UnsupportedOperationException。

參考資料：

《Java語法糖之foreach》