ArrayList

一、对于ArrayList需要掌握的七点内容

ArrayList的创建:即构造器

往ArrayList中添加对象:即add(E)方法

获取ArrayList中的单个对象:即get(int index)方法

删除ArrayList中的对象:即remove(E)方法

遍历ArrayList中的对象:即iterator,在实际中更常用的是增强型的for循环去做遍历

判断对象是否存在于ArrayList中:contain(E)

ArrayList中对象的排序:主要取决于所采取的排序算法(以后讲)

二、源码分析

2.1、ArrayList的创建(常见的两种方式)

List strList =newArrayList();

List strList2 =newArrayList(2);

ArrayList源代码:

基本属性:

//对象数组:ArrayList的底层数据结构privatetransientObject[] elementData;//elementData中已存放的元素的个数,注意:不是elementData的容量privateintsize;

注意:

transient关键字的作用:在采用Java默认的序列化机制的时候,被该关键字修饰的属性不会被序列化。

ArrayList类实现了java.io.Serializable接口,即采用了Java默认的序列化机制

上面的elementData属性采用了transient来修饰,表明其不使用Java默认的序列化机制来实例化,但是该属性是ArrayList的底层数据结构,在网络传输中一定需要将其序列化,之后使用的时候还需要反序列化,那不采用Java默认的序列化机制,那采用什么呢?直接翻到源码的最下边有两个方法,发现ArrayList自己实现了序列化和反序列化的方法

View Code

构造器:

/*** 创建一个容量为initialCapacity的空的(size==0)对象数组*/publicArrayList(intinitialCapacity) {super();//即父类protected AbstractList() {}if(initialCapacity < 0)thrownewIllegalArgumentException("Illegal Capacity:" +initialCapacity);this.elementData =newObject[initialCapacity];

}/*** 默认初始化一个容量为10的对象数组*/publicArrayList() {this(10);//即上边的public ArrayList(int initialCapacity){}构造器}

在我们执行new ArrayList()时,会调用上边的无参构造器,创造一个容量为10的对象数组。

在我们执行new ArrayList(2)时,会调用上边的public ArrayList(int initialCapacity),创造一个容量为2的对象数组。

注意:

上边有参构造器的super()方法是ArrayList父类AbstractList的构造方法,这个构造方法如下,是一个空构造方法:

protectedAbstractList() {

}

在实际使用中,如果我们能对所需的ArrayList的大小进行判断,有两个好处:

节省内存空间(eg.我们只需要放置两个元素到数组,new ArrayList(2))

避免数组扩容(下边会讲)引起的效率下降(eg.我们只需要放置大约37个元素到数组,new ArrayList(40))

2.2、往ArrayList中添加对象(常见的两个方法add(E)和addAll(Collection c))

2.2.1、add(E)

strList2.add("hello");

ArrayList源代码:

/*** 向elementData中添加元素*/publicbooleanadd(E e) {

ensureCapacity(size+ 1);//确保对象数组elementData有足够的容量,可以将新加入的元素e加进去elementData[size++] = e;//加入新元素e,size加1returntrue;

}

/*** 确保数组的容量足够存放新加入的元素,若不够,要扩容*/publicvoidensureCapacity(intminCapacity) {

modCount++;intoldCapacity = elementData.length;//获取数组大小(即数组的容量)//当数组满了,又有新元素加入的时候,执行扩容逻辑if(minCapacity >oldCapacity) {

Object oldData[]=elementData;intnewCapacity = (oldCapacity * 3) / 2 + 1;//新容量为旧容量的1.5倍+1if(newCapacity < minCapacity)//如果扩容后的新容量还是没有传入的所需的最小容量大或等于(主要发生在addAll(Collection c)中)newCapacity = minCapacity;//新容量设为最小容量elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);//复制新容量}

}

在上述代码的扩容结束后,调用了Arrays.copyOf(elementData, newCapacity)方法,这个方法中:对于我们这里而言,先创建了一个新的容量为newCapacity的对象数组,然后使用System.arraycopy()方法将旧的对象数组复制到新的对象数组中去了。

注意:

modCount变量用于在遍历集合(iterator())时,检测是否发生了add、remove操作。

2.2.2、addAll(Collection c)

使用方式:

List strList =newArrayList();

strList.add("jigang");

strList.add("nana");

strList.add("nana2");

List strList2 =newArrayList(2);

strList2.addAll(strList);

源代码:

/*** 将c全部加入elementData*/publicbooleanaddAll(Collectionc) {

Object[] a= c.toArray();//将c集合转化为对象数组aintnumNew = a.length;//获取a对象数组的容量ensureCapacity(size + numNew);//确保对象数组elementData有足够的容量,可以将新加入的a对象数组加进去System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);//将对象数组a拷贝到elementData中去size += numNew;//重新设置elementData中已加入的元素的个数returnnumNew != 0;//若加入的是空集合则返回false}

注意:

从上述代码可以看出,若加入的c是空集合,则返回false

ensureCapacity(size + numNew);这个方法在上边讲

System.arraycopy()方法定义如下:

publicstaticnativevoidarraycopy(Object src,intsrcPos, Object dest,intdestPos,intlength);

将数组src从下标为srcPos开始拷贝,一直拷贝length个元素到dest数组中,在dest数组中从destPos开始加入先的srcPos数组元素。

除了以上两种常用的add方法外,还有如下两种:

2.2.3、add(int index, E element)

/*** 在特定位置(只能是已有元素的数组的特定位置)index插入元素E*/publicvoidadd(intindex, E element) {//检查index是否在已有的数组中if(index > size || index < 0)thrownewIndexOutOfBoundsException("Index:"+index+",Size:"+size);

ensureCapacity(size+ 1);//确保对象数组elementData有足够的容量,可以将新加入的元素e加进去System.arraycopy(elementData, index, elementData, index+1, size-index);//将index及其后边的所有的元素整块后移,空出index位置elementData[index] = element;//插入元素size++;//已有数组元素个数+1}

注意:

index<=size才行,并不是index

2.2.4、set(int index, E element)

/*** 更换特定位置index上的元素为element,返回该位置上的旧值*/publicE set(intindex, E element) {

RangeCheck(index);//检查索引范围E oldValue = (E) elementData[index];//旧值elementData[index] = element;//该位置替换为新值returnoldValue;//返回旧值}

2.3、获取ArrayList中的单个对象(get(int index))

实现方式:

ArrayList strList2 =newArrayList(2);

strList2.add("hello");

strList2.add("nana");

strList2.add("nana2");

System.out.println(strList2.get(0));

源代码:

/*** 按照索引查询对象E*/publicE get(intindex) {

RangeCheck(index);//检查索引范围return(E) elementData[index];//返回元素,并将Object转型为E}

/*** 检查索引index是否超出size-1*/privatevoidRangeCheck(intindex) {if(index >=size)thrownewIndexOutOfBoundsException("Index:"+index+",Size:"+size);

}

注:这里对index进行了索引检查,是为了将异常内容写的详细一些并且将检查的内容缩小(index<0||index>=size,注意这里的size是已存储元素的个数);

事实上不检查也可以,因为对于数组而言,如果index不满足要求(index<0||index>=length,注意这里的length是数组的容量),都会直接抛出数组越界异常,而假设数组的length为10,当前的size是2,你去计算array[9],这时候得出是null,这也是上边get为什么减小检查范围的原因。

2.4、删除ArrayList中的对象

2.4.1、remove(Object o)

使用方式:

strList2.remove("hello");

源代码:

/*** 从前向后移除第一个出现的元素o*/publicbooleanremove(Object o) {if(o ==null) {//移除对象数组elementData中的第一个nullfor(intindex = 0; index < size; index++)if(elementData[index] ==null) {

fastRemove(index);returntrue;

}

}else{//移除对象数组elementData中的第一个ofor(intindex = 0; index < size; index++)if(o.equals(elementData[index])) {

fastRemove(index);returntrue;

}

}returnfalse;

}/** 删除单个位置的元素,是ArrayList的私有方法*/privatevoidfastRemove(intindex) {

modCount++;intnumMoved = size - index - 1;if(numMoved > 0)//删除的不是最后一个元素System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index,numMoved);//删除的元素到最后的元素整块前移elementData[--size] =null;//将最后一个元素设为null,在下次gc的时候就会回收掉了}

2.4.2、remove(int index)

使用方式:

strList2.remove(0);

源代码:

/*** 删除指定索引index下的元素,返回被删除的元素*/publicE remove(intindex) {

RangeCheck(index);//检查索引范围E oldValue= (E) elementData[index];//被删除的元素fastRemove(index);returnoldValue;

}

注意:

remove(Object o)需要遍历数组,remove(int index)不需要,只需要判断索引符合范围即可,所以,通常:后者效率更高。

2.5、判断对象是否存在于ArrayList中(contains(E)

源代码:

/*** 判断动态数组是否包含元素o*/publicbooleancontains(Object o) {returnindexOf(o) >= 0;

}/*** 返回第一个出现的元素o的索引位置*/publicintindexOf(Object o) {if(o ==null) {//返回第一个null的索引for(inti = 0; i < size; i++)if(elementData[i] ==null)returni;

}else{//返回第一个o的索引for(inti = 0; i < size; i++)if(o.equals(elementData[i]))returni;

}return-1;//若不包含,返回-1}/*** 返回最后一个出现的元素o的索引位置*/publicintlastIndexOf(Object o) {if(o ==null) {for(inti = size - 1; i >= 0; i--)if(elementData[i] ==null)returni;

}else{for(inti = size - 1; i >= 0; i--)if(o.equals(elementData[i]))returni;

}return-1;

}

注意:

indexOf(Object o)返回第一个出现的元素o的索引;lastIndexOf(Object o)返回最后一个o的索引

2.6、遍历ArrayList中的对象(iterator())

使用方式:

List strList =newArrayList();

strList.add("jigang");

strList.add("nana");

strList.add("nana2");

Iterator it =strList.iterator();while(it.hasNext()) {

System.out.println(it.next());

}

源代码:iterator()方法是在AbstractList中实现的,该方法返回AbstractList的一个内部类Itr对象

publicIteratoriterator() {returnnewItr();//返回一个内部类对象}

Itr:

privateclassItrimplementsIterator{intcursor = 0;//标记位:标记遍历到哪一个元素intexpectedModCount = modCount;//标记位:用于判断是否在遍历的过程中,是否发生了add、remove操作//检测对象数组是否还有元素publicbooleanhasNext() {returncursor != size();//如果cursor==size,说明已经遍历完了,上一次遍历的是最后一个元素}//获取元素publicE next() {

checkForComodification();//检测在遍历的过程中,是否发生了add、remove操作try{

E next= get(cursor++);returnnext;

}catch(IndexOutOfBoundsException e) {//捕获get(cursor++)方法的IndexOutOfBoundsExceptioncheckForComodification();thrownewNoSuchElementException();

}

}//检测在遍历的过程中,是否发生了add、remove等操作finalvoidcheckForComodification() {if(modCount != expectedModCount)//发生了add、remove操作,这个我们可以查看add等的源代码,发现会出现modCount++thrownewConcurrentModificationException();

}

}

遍历的整个流程结合"使用方式"与"Itr的注释"来看。注:上述的Itr我去掉了一个此时用不到的方法和属性。

三、总结

ArrayList基于数组方式实现,无容量的限制(会扩容)

添加元素时可能要扩容(所以最好预判一下),删除元素时不会减少容量(若希望减少容量,trimToSize()),删除元素时,将删除掉的位置元素置为null,下次gc就会回收这些元素所占的内存空间。

线程不安全

add(int index, E element):添加元素到数组中指定位置的时候,需要将该位置及其后边所有的元素都整块向后复制一位

get(int index):获取指定位置上的元素时,可以通过索引直接获取(O(1))

remove(Object o)需要遍历数组

remove(int index)不需要遍历数组,只需判断index是否符合条件即可,效率比remove(Object o)高

contains(E)需要遍历数组

做以上总结,主要是为了与后边的LinkedList作比较。

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