淺析 ArrayList
2023-12-19 18:00:50
by emanjusaka from https://www.emanjusaka.top/2023/12/java-arrayList 彼岸花開可奈何
本文歡迎分享與聚合，全文轉載請留下原文地址。
ArrayList是一個使用List介面實現的Java類。顧名思義，Java ArrayList提供了動態陣列的功能，其中陣列的大小不是固定的。它實現了所有可選的列表操作，並允許所有元素，包括null。
ArrayList 繼承於 AbstractList ，實現了 List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable 這些介面。
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{
}
ArrayList 中的建構函式
// 預設初始化容量
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
// 用於空範例的共用空陣列範例。
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
// 用於預設大小的空範例的共用空陣列範例。我們將其與EMPTY_ELEMENTDATA區別開來，以瞭解新增第一個元素時要膨脹多少。
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
public ArrayList() {
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
public ArrayList(int initialCapacity) {
if (initialCapacity > 0) {
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
} else {
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
Object[] a = c.toArray();
if ((size = a.length) != 0) {
if (c.getClass() == ArrayList.class) {
elementData = a;
} else {
elementData = Arrays.copyOf(a, size, Object[].class);
}
} else {
// replace with empty array.
elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}
- 預設建構函式，使用初始容量10構造一個空列表(無引數構造)
- 帶初始容量引數的建構函式。（使用者自己指定容量）
- 構造包含指定collection元素的列表，這些元素利用該集合的迭代器按順序返回
自動擴容
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)
// any size if not default element table
? 0
// larger than default for default empty table. It's already
// supposed to be at default size.
: DEFAULT_CAPACITY;
// 最小容量大於初始容量
if (minCapacity > minExpand) {
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
}
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {
return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
return minCapacity;
}
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
// 擴容
grow(minCapacity);
}
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int 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);
}
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
當我們在 Java 中建立 ArrayList 時，它的預設容量為 10。如果新增的元素多於初始容量，則 ArrayList 可以自動調整大小。如果確定需要新增到 ArrayList 的最小元素數，則可以使用ensureCapacity()方法指定。
-
初始容量：當建立一個新的 ArrayList 時，它會指定一個初始容量。這個初始容量決定了 ArrayList 可以容納多少個元素，而不必擴容。
-
擴容因子：ArrayList 還具有一個擴容因子，它決定了當 ArrayList 需要擴容時，它的容量將增加多少。擴容因子通常是一個大於 1 的數位，例如 1.5 或 2。
-
擴容條件：當 ArrayList需要新增一個新元素時，它會檢查其當前容量是否足夠。如果當前容量不夠，它將進行擴容。
-
擴容過程：擴容過程包括以下步驟：
- 建立一個新的陣列，其容量為當前容量乘以擴容因子。
- 將 ArrayList 中的所有元素複製到新的陣列中。
- 將新的陣列設定為 ArrayList 的 backing 陣列。
- 將 ArrayList 的容量更新為新的容量。
ArrayList的重要特性
- ArrayList繼承AbstractList類並實現List介面。
- ArrayList按大小初始化。但是，如果集合增大，則大小會自動增加；如果從集合中刪除物件，則大小會自動減小。
- ArrayList允許我們隨機存取列表。
- ArrayList 不能用於原始型別，如 int、char 等。我們需要一個包裝類來處理這種情況。
- Java中的ArrayList可以看作C++中的向量。
- ArrayList 不同步。 Java 中它的等價同步類是 Vector。
ArrayList 中方法
- add(int index, Object element)：該方法用於在列表中的特定位置索引處插入特定元素。
- add(Object o)：此方法用於將特定元素附加到列表末尾。
- addAll(Collection c)：此方法用於將特定集合中的所有元素附加到所提到的列表的末尾，按照指定集合的迭代器返回值的順序。
- addAll(int index, Collection c)：用於將特定集合中從指定位置開始的所有元素插入到提到的列表中。
- clear()：此方法用於從任何列表中刪除所有元素。
- clone()：該方法用於返回 Java 中 ArrayList 的淺表副本。
- contains(Object o)：如果此列表包含指定元素，則返回 true。
- ensureCapacity(int minCapacity)：如有必要，增加此 ArrayList 範例的容量，以確保它至少可以容納最小容量引數指定的元素數量。
- forEach(Consumer<? super E> action)：對 Iterable 的每個元素執行給定的操作，直到處理完所有元素或該操作引發異常。
- get(int index)：返回此列表中指定位置的元素。
- indexOf(Object o)：返回特定元素第一次出現的索引，如果該元素不在列表中，則返回 -1。
- isEmpty()：如果此列表不包含任何元素，則返回 true。
- lastIndexOf(Object o)：返回特定元素最後一次出現的索引，如果該元素不在列表中，則返回 -1。
- listIterator()：返回此列表中元素的列表迭代器（按正確的順序）。
- listIterator(int index)：返回列表中元素的列表迭代器（按正確的順序），從列表中的指定位置開始。
- remove(int index)：刪除此列表中指定位置的元素。
- remove(Object o)：從此列表中刪除第一次出現的指定元素（如果存在）。
- removeAll(Collection c)：從此列表中刪除指定集合中包含的所有元素。
- removeIf(Predicate filter)：刪除此集合中滿足給定謂詞的所有元素。
- removeRange(int fromIndex, int toIndex)：從此列表中刪除索引介於 fromIndex（包含）和 toIndex（不包含）之間的所有元素。
- retainAll(Collection<?> c)：僅保留此列表中指定集合中包含的元素。
- set(int index, E element)：將此列表中指定位置的元素替換為指定元素。
- size()：返回此列表中的元素數量。
- spliterator()：在此列表中的元素上建立一個後期繫結和快速失敗的 Spliterator。
- subList(int fromIndex, int toIndex)：返回此列表中指定的 fromIndex（包含）和 toIndex（不包含）之間的部分的檢視。
- toArray()：此方法用於返回一個陣列，其中包含按正確順序排列的列表中的所有元素。
- toArray(Object[] o)：它還用於返回一個包含此列表中所有元素的陣列，其順序與之前的方法相同。
- trimToSize()：此方法用於將 ArrayList 範例的容量修剪為列表的當前大小。
向 ArrayList 新增元素
可以使用 add() 方法向 ArrayList 新增元素。
// 這將在列表末尾新增「emanjusaka」
aList.add("emanjusaka");
// 這將在第四個位置新增「emanjusaka」
aList.add(3,"emanjusaka");
更改 ArrayList 中的元素
可以使用 set() 方法更改 ArrayList 中的元素。需要提供索引和新元素，然後此方法用新的給定元素更新給定索引處存在的元素。
package top.emanjusaka;
import java.util.ArrayList;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> aList = new ArrayList<>();
aList.add("emanjusaka");
aList.add("Tom");
aList.add("Jack");
aList.set(1, "Jerry");
System.out.println(aList);
}
}
輸出結果：
從 ArrayList 中移除元素
可以使用 remove() 方法從 ArrayList 中移除元素。
package top.emanjusaka;
import java.util.ArrayList;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> aList = new ArrayList<>();
aList.add("emanjusaka");
aList.add("Tom");
aList.add("Jack");
System.out.println(aList);
aList.remove("Tom");
System.out.println(aList);
aList.remove(1);
System.out.println(aList);
}
}
輸出結果：
迭代 ArrayList
package top.emanjusaka;
import java.util.ArrayList;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> aList = new ArrayList<>();
aList.add("emanjusaka");
aList.add("Tom");
aList.add("Jack");
for (String s : aList) {
System.out.println(s);
}
}
}
輸出結果：
ArrayList 大小
可以使用ArrayList的size() 方法來查詢ArrayList中的元素數量。
package top.emanjusaka;
import java.util.ArrayList;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> aList = new ArrayList<>();
aList.add("emanjusaka");
aList.add("Tom");
aList.add("Jack");
System.out.println("Number of elements in ArrayList: " + aList.size());
}
}
輸出結果：
對 ArrayList 進行排序
可以使用 Collections 實用程式類的 sort() 方法對 ArrayList 進行排序。
package top.emanjusaka;
import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
public class Main {
public static void main(String[] args) {
ArrayList<String> aList = new ArrayList<>();
aList.add("emanjusaka");
aList.add("Tom");
aList.add("Jack");
Collections.sort(aList);
for (String s : aList) {
System.out.println(s);
}
}
}
輸出結果：
參考資料
本文原創，才疏學淺，如有紕漏，歡迎指正。如果本文對您有所幫助，歡迎點贊，並期待您的反饋交流，共同成長。
原文地址： https://www.emanjusaka.top/2023/12/java-arrayList
微信公眾號：emanjusaka的程式設計棧