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[Java教程]Java 集合系列03之 ArrayList详细介绍(源码解析)和使用示例

概要

上一章,我们学习了Collection的架构。这一章开始,我们对Collection的具体实现类进行讲解;首先,讲解List,而List中ArrayList又最为常用。因此,本章我们讲解ArrayList。先对ArrayList有个整体认识,再学习它的源码,最后再通过例子来学习如何使用它。内容包括:
第1部分 ArrayList简介
第2部分 ArrayList数据结构
第3部分 ArrayList源码解析(基于JDK1.6.0_45)
第4部分 ArrayList遍历方式
第5部分 toArray()异常
第6部分 ArrayList示例

转载请注明出处:http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3308556.html

 

第1部分 ArrayList介绍

ArrayList简介

ArrayList 是一个数组队列,相当于 动态数组。与Java中的数组相比,它的容量能动态增长。它继承于AbstractList,实现了List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable这些接口。

ArrayList 继承了AbstractList,实现了List。它是一个数组队列,提供了相关的添加、删除、修改、遍历等功能。
ArrayList 实现了RandmoAccess接口,即提供了随机访问功能。RandmoAccess是java中用来被List实现,为List提供快速访问功能的。在ArrayList中,我们即可以通过元素的序号快速获取元素对象;这就是快速随机访问。稍后,我们会比较List的“快速随机访问”和“通过Iterator迭代器访问”的效率。

ArrayList 实现了Cloneable接口,即覆盖了函数clone(),能被克隆。

ArrayList 实现java.io.Serializable接口,这意味着ArrayList支持序列化,能通过序列化去传输。

 

和Vector不同,ArrayList中的操作不是线程安全的!所以,建议在单线程中才使用ArrayList,而在多线程中可以选择Vector或者CopyOnWriteArrayList。

 

ArrayList构造函数

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// 默认构造函数ArrayList()// capacity是ArrayList的默认容量大小。当由于增加数据导致容量不足时,容量会添加上一次容量大小的一半。ArrayList(int capacity)// 创建一个包含collection的ArrayListArrayList(Collection<? extends E> collection)
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ArrayList的API

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// Collection中定义的APIboolean       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中定义的APIvoid        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APIObject        clone()void         ensureCapacity(int minimumCapacity)void         trimToSize()void         removeRange(int fromIndex, int toIndex)
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第2部分 ArrayList数据结构

ArrayList的继承关系

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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 {}
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ArrayList与Collection关系如下图

ArrayList包含了两个重要的对象:elementData 和 size。

(01) elementData 是"Object[]类型的数组",它保存了添加到ArrayList中的元素。实际上,elementData是个动态数组,我们能通过构造函数 ArrayList(int initialCapacity)来执行它的初始容量为initialCapacity;如果通过不含参数的构造函数ArrayList()来创建ArrayList,则elementData的容量默认是10。elementData数组的大小会根据ArrayList容量的增长而动态的增长,具体的增长方式,请参考源码分析中的ensureCapacity()函数。

(02) size 则是动态数组的实际大小。

 

第3部分 ArrayList源码解析(基于JDK1.6.0_45)

为了更了解ArrayList的原理,下面对ArrayList源码代码作出分析。ArrayList是通过数组实现的,源码比较容易理解。 

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总结
(01) ArrayList 实际上是通过一个数组去保存数据的。当我们构造ArrayList时;若使用默认构造函数,则ArrayList的默认容量大小是10
(02) 当ArrayList容量不足以容纳全部元素时,ArrayList会重新设置容量:新的容量=“(原始容量x3)/2 + 1”
(03) ArrayList的克隆函数,即是将全部元素克隆到一个数组中。
(04) ArrayList实现java.io.Serializable的方式。当写入到输出流时,先写入“容量”,再依次写入“每一个元素”;当读出输入流时,先读取“容量”,再依次读取“每一个元素”。

 

第4部分 ArrayList遍历方式

ArrayList支持3种遍历方式

(01) 第一种,通过迭代器遍历。即通过Iterator去遍历。

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

(02) 第二种,随机访问,通过索引值去遍历。
由于ArrayList实现了RandomAccess接口,它支持通过索引值去随机访问元素。

Integer value = null;int size = list.size();for (int i=0; i<size; i++) {  value = (Integer)list.get(i);    }

(03) 第三种,for循环遍历。如下:

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

 

下面通过一个实例,比较这3种方式的效率,实例代码(ArrayListRandomAccessTest.java)如下:

 View Code

 

运行结果

iteratorThroughRandomAccess:3 ms
iteratorThroughIterator:8 ms
iteratorThroughFor2:5 ms

由此可见,遍历ArrayList时,使用随机访问(即,通过索引序号访问)效率最高,而使用迭代器的效率最低!

 

第5部分 toArray()异常

当我们调用ArrayList中的 toArray(),可能遇到过抛出“java.lang.ClassCastException”异常的情况。下面我们说说这是怎么回事。

ArrayList提供了2个toArray()函数:

Object[] toArray()<T> T[] toArray(T[] contents)

调用 toArray() 函数会抛出“java.lang.ClassCastException”异常,但是调用 toArray(T[] contents) 能正常返回 T[]。

toArray() 会抛出异常是因为 toArray() 返回的是 Object[] 数组,将 Object[] 转换为其它类型(如如,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。具体的可以参考前面ArrayList.java的源码介绍部分的toArray()。
解决该问题的办法是调用 <T> T[] toArray(T[] contents) , 而不是 Object[] toArray()。

调用 toArray(T[] contents) 返回T[]的可以通过以下几种方式实现。

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// toArray(T[] contents)调用方式一public static Integer[] vectorToArray1(ArrayList<Integer> v) {  Integer[] newText = new Integer[v.size()];  v.toArray(newText);  return newText;}// toArray(T[] contents)调用方式二。最常用!public static Integer[] vectorToArray2(ArrayList<Integer> v) {  Integer[] newText = (Integer[])v.toArray(new Integer[0]);  return newText;}// toArray(T[] contents)调用方式三public static Integer[] vectorToArray3(ArrayList<Integer> v) {  Integer[] newText = new Integer[v.size()];  Integer[] newStrings = (Integer[])v.toArray(newText);  return newStrings;}
复制代码

  

第6部分 ArrayList示例

本文通过一个实例(ArrayListTest.java),介绍 ArrayList 中常用API的用法。 

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运行结果

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the first element is: 5Arraylist size=: 4ArrayList contains 3 is: falsenext is: 5next is: 10next is: 2next is: 4str: 5str: 10str: 2str: 4ArrayList is empty: true
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