你的位置:首页 > Java教程

[Java教程]JAVA中的ArrayList


各种原因,前两年做C语言去了,现在重新做JAVA, 感觉自己基础很不扎实,要好好学习啦, 先从简单的开始~

以下内容基于jdk1.7.0_79源码;

什么是ArrayList

可以简单的认为是一个动态数组;实际上ArrayList就是用数组实现的,长度不够时,调用Arrays.copyOf方法,拷贝当前数组到一个新的长度更大的数组;

ArrayList特点

随机访问速度快,插入和移除性能较差(数组的特点);

支持null元素;

有顺序;

元素可以重复;

线程不安全;

ArrayList继承的类和实现的接口

如下图,是与ArrayList相关的接口和类,下面将一一介绍各个接口和类中的方法;

PS:ArrayList中的方法主要是由Collection接口和List接口定义的;

Iterable接口

实现此接口以便支持foreach语法,如下代码,ArrayList可以直接使用foreach语句遍历元素:

package com.pichen.basis.col;import java.util.ArrayList;import java.util.List;public class Main {  public static void main(String[] args) {    List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();    for(int i = 0; i < 10; i++){      list.add(i);    }        //foreach语法    for(Integer i : list){      System.out.print(i.toString() + " ");    }      }}

View Code

Collection接口

int size()方法:

返回集合的大小,在ArrayList类中有一个int类型的size私有属性,当调用size方法时,直接返回该属性;

boolean isEmpty()方法:

判断集合是否为空,在ArrayList中,通过判断size == 0来判断集合是否为空;

boolean contains(Object o)方法:

判断集合是否含有对象o,在ArrayList中,通过判断indexOf(o) >= 0来判断是否含有o对象;

查看indexOf(o)方法,代码如下,主要功能是返回元素第一次出现时的下标索引,所以当下标索引大于等于0时,表示集合中存在该元素:

  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;  }

注意这里的相等判断,调用的是o对象的equals方法,所以在调用contains方法时,要特别关注集合中对象的equals方法,是否有被重写过,如Integer、String的equals方法是被重写过的,一般我们自己定义的对象,如果没重写equals的话,默认调用的是Object的equals方法,举个例子,看一下就明白了:

package com.pichen.basis.col;import java.util.ArrayList;import java.util.List;class Dog{}public class ContainsTest {  public static void main(String[] args) {    List<Dog> dogList = new ArrayList<Dog>();    Dog dog1 = new Dog();    Dog dog2 = new Dog();    dogList.add(dog1);    System.out.println(dogList.contains(dog2));//false        List<String> strList = new ArrayList<String>();     strList.add("teststr");        String str = new String("teststr");    System.out.println(strList.contains(str));//true      }}

View Code

Iterator<E> iterator()方法:

返回一个迭代器对象,用于遍历集合,事实上,ArrayList类里有两个内部类ArrayList.Itr和ArrayList.ListItr,分别对应Iterator迭代器和ListIterator迭代器,后者比前者功能更加强大;从ArrayList.ListItr继承自ArrayList.Itr就可以看出来,ListIterator迭代器支持更多的操作,如判断前面还有没有元素,即hasPrevious()方法,等;

Object[] toArray()方法:

将集合ArrayList转换成Object数组,有时候需要用到数组的一些api时,可以使用该方法,注意返回的结果是Object类型的数组,如果想返回指定类型的数组,可以使用以下方法,<T> T[] toArray(T[] a);

<T> T[] toArray(T[] a)方法:

集合转数组,返回指定类型的数组,注意入参T[] a需要指定数组存储的空间,返回值为指定类型的数组;举个例子,假如有一个Integer类型的集合,如果想把它转换成Integer类型的数组,可以这样写:Integer[] arr = list.toArray(new Integer[list.size()]);

boolean add(E e)方法:

在集合最后面增加一个元素,在ArrayList中,其实现就是在其内部数组后面增加一个元素,不过要先保证内部数组长度足够,如下代码:

  public boolean add(E e) {    ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!    elementData[size++] = e;    return true;  }

boolean remove(Object o)方法:

在集合中移除对象o,在ArrayList中,其实现较add方法复杂,涉及空对象判断,equals比较,数组移动等,性能相对较差;

boolean containsAll(Collection<?> c)方法:

判断是否包含集合c中的所有元素,在ArrayList中,其实现方法是遍历集合c中的每一个元素,调用contains方法,判断集合是否包含该元素,只要有一个不包含就返回false,如下代码:

  public boolean containsAll(Collection<?> c) {    for (Object e : c)      if (!contains(e))        return false;    return true;  }

boolean addAll(Collection<? extends E> c)方法:

将集合c中的所有元素加到目标集合中去,在ArrayList中,其实现是先将集合c转换成数组,然后通过数组拷贝实现;

boolean removeAll(Collection<?> c)方法:

移除目标集合中含有‘集合c中元素’的所有元素,在ArrayList中,最终还是操作数组,性能相对较差;

boolean retainAll(Collection<?> c)方法:

移除目标集合中‘不包含集合c中元素’的所有元素,在ArrayList中removeAll方法和retainAll方法都是通过调用ArrayList的batchRemove方法来实现的,后续详细了解该方法的实现;

void clear()方法:

移除目标集合中的所有元素,在ArrayList中,就是将其内部数组所有元素赋null;

boolean equals(Object o)和int hashCode()方法

在ArrayLisy中,上面两个方法都被重写,equals方法依次取出集合中的所有元素进行比较,通过元素的equals方法,判断是否相等,全部相等返回true;

hashCode方法的计算是通过所有元素的hashCode计算得到;顺便说下hashcode,在java中随处可见,一般用在HashMap, Hashtable, HashSet等等中,可用于减少equals方法的调用,快速访问元素等,其实就是散列表的概念,如比较元素先比较其hashcode,如果hashcode不相等,那么这两个元素肯定不相等,也就不用调用其equals方法了;

demo代码:以上方法的简单使用

package com.pichen.basis.col;import java.util.ArrayList;import java.util.Arrays;import java.util.Iterator;import java.util.List;public class Test {  public static void main(String[] args) {    List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();    for(int i = 0; i < 10; i++){      list.add(i);    }        //直接打印    System.out.println(list.toString());        //size()    System.out.println(list.size());        //contains    System.out.println(list.contains(2));        //iterator    Iterator<Integer> iterator = list.iterator();    while(iterator.hasNext()){      System.out.print(iterator.next() + " ");    }        //toArray    Object[] objArr = list.toArray();    Integer[] intArr = list.toArray(new Integer[list.size()]);    System.out.println("\n" + list.toArray());        //add    list.add(5);        //remove    list.remove(5);        System.out.println(list);        //containsAll    System.out.println(list.containsAll(Arrays.asList(5,6)));        //addAll    list.addAll(Arrays.asList(555,666));    System.out.println(list);        //removeAll    list.removeAll(Arrays.asList(555,666));    System.out.println(list);        //clear    list.clear();    System.out.println(list);      }}

View Code

List接口

除了Collection中定义的方法为,该接口增加了以下方法

boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c);

在ArrayList中,该方法是在指定位置处增加一个集合中的所有元素,该操作涉及数组移动;

E get(int index);

返回下标为index的元素;

E set(int index, E element);

改变下标为index的元素的值

void add(int index, E element);

在下标为index的地方插入元素element,该操作涉及数组移动;

E remove(int index);

移除下标为index的元素,该操作涉及数组移动;

int indexOf(Object o);

返回元素o的最小下标,通过调用o的equals方法与集合中的元素进行比较;

int lastIndexOf(Object o);

返回元素o的最大下标,通过调用o的equals方法与集合中的元素进行比较;

ListIterator<E> listIterator();

返回listIterator迭代器,该迭代器支持向前操作;

ListIterator<E> listIterator(int index);

返回listIterator迭代器,从特定的位置开始,该迭代器支持向前操作;

List<E> subList(int fromIndex, int toIndex);

返回下标在fromIndex和toIndex之间的元素集合;

demo代码:以上方法的简单使用:

package com.pichen.basis.col;import java.util.ArrayList;import java.util.Arrays;import java.util.List;import java.util.ListIterator;public class Main {  public static void main(String[] args) {    List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();    for(int i = 0; i < 10; i++){      list.add(i);    }        System.out.println(list);        //addAll方法    list.addAll(5, Arrays.asList(666,666, 6));    System.out.println(list);        //get方法    System.out.println(list.get(5));        //set方法    list.set(5, 55);    System.out.println(list.get(5));        //add方法    list.add(0, 555);    System.out.println(list);        //remove方法    list.remove(0);    System.out.println(list);        //indexof方法    System.out.println(list.indexOf(6));        //lastIndexOf方法    System.out.println(list.lastIndexOf(6));        //listIterator方法    ListIterator<Integer> listIterator = list.listIterator();    System.out.println(listIterator.hasPrevious());        //listIterator(index)方法    ListIterator<Integer> iListIterator = list.listIterator(5);    System.out.println(iListIterator.previous());        //subList方法    System.out.println(list.subList(5, 7));  }}

View Code

RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable接口

这三个接口是标识接口,里面都是空的;

RandomAccess标识其支持快速随机访问;

Cloneable标识其支持对象复制;

Serializable标识其可序列化;

AbstractCollection类

大部分方法前面已经说明过了,不过该类下的contains方法、toArray方法等,遍历的时候都是使用更加通用的迭代器方式进行遍历;

AbstractList类

大部分方法前面已经说明过了,不过该类中有两个私有内部类Itr和ListItr,对应的分别是两个迭代器;

ArrayList类

ArrayList的具体实现

成员属性:

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;//初始容量

private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};//空ArrayList实例共享的一个空数组

private transient Object[] elementData; //真正存储ArrayList中的元素的数组;

private int size;//存储ArrayList的大小,注意不是elementData的长度;

 

 除了其父接口定义的方法外,该类增加了以下方法

public ArrayList(int initialCapacity):

构造函数,指定初始大小

public ArrayList()

构造函数,使用共享的EMPTY_ELEMENTDATA空数组

public ArrayList(Collection<? extends E> c)

构造函数,通过集合初始化ArrayList

public void trimToSize()

节省空间用的,ArrayList是通过数组实现的,大小不够时,增加数组长度,有可能出现数组长度大于ArrayList的size情况;

public void ensureCapacity(int minCapacity)

保证ArrayList能容纳minCapacity个元素;

私有方法

ArrayList遍历

一般工作中用的比较多的是遍历操作,ArrayList支持三种方式

  • for循环下标遍历;
  • 迭代器(Iterator和ListIterator);
  • foreach语句。
package com.pichen.basis.col;import java.util.ArrayList;import java.util.Iterator;import java.util.List;import java.util.ListIterator;public class Test {  public static void main(String[] args) {    List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();    for(int i = 0; i < 10; i++){      list.add(i);    }        //直接打印    System.out.println(list.toString());        //for循环    System.out.println("for循环:");    for(int i = 0; i < list.size(); i++){      System.out.print(list.get(i) + " ");    }        //foreach    System.out.println("\nforeach:");    for(Integer i : list){      System.out.print(i + " ");    }        //iterator    System.out.println("\niterator:");    Iterator<Integer> iterator = list.iterator();    while(iterator.hasNext()){      System.out.print(iterator.next() + " ");    }        //listIterator    System.out.println("\nlistIterator:");    ListIterator<Integer> listIterator = list.listIterator();    while(listIterator.hasNext()){      System.out.print(listIterator.next() + " ");    }    System.out.println();    while(listIterator.hasPrevious()){      System.out.print(listIterator.previous() + " ");    }  }}