A（1）java集合类总结（2）ArrayList

前言

上篇博客介绍了一个集合框架中的根Collection。这篇开始介绍ArrayList。先给出继承关系图

1 ArrayList介绍

1.1 ArrayList是什么？

rrayList就是传说中的动态数组，用MSDN中的说法，就是Array的复杂版本，它提供了如下一些好处： 

• ArrayList 是一个数组队列，相当于动态数组,动态的增加和减少元素 
• 实现了ICollection和IList接口 
• 灵活的设置数组的大小

1.2 继承关系和源码

• 它继承于AbstractList，实现了List,RandomAccess[随机访问],Cloneable[可克隆], java.io.Serializable[序列化]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。
• 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。

注意：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。

源码;

package java.util;
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    // 序列版本号
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
    // 保存ArrayList中数据的数组
    private transient Object[] elementData;
    // ArrayList中实际数据的数量
    private int size;
    // ArrayList带容量大小的构造函数。
    public ArrayList(int initialCapacity) {
        super();
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        // 新建一个数组
        this.elementData = new Object[initialCapacity];
    }
    // ArrayList构造函数。默认容量是10。
    public ArrayList() {
        this(10);
    }
    // 创建一个包含collection的ArrayList
    public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        elementData = c.toArray();
        size = elementData.length;
        // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
        if (elementData.getClass() != Object[].class)
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
    }
    // 将当前容量值设为 =实际元素个数
    public void trimToSize() {
        modCount++;
        int oldCapacity = elementData.length;
        if (size < oldCapacity) {
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
        }
    }
    // 确定ArrarList的容量。
    // 若ArrayList的容量不足以容纳当前的全部元素，设置 新的容量=“(原始容量x3)/2 + 1”
    public void ensureCapacity(int minCapacity) {
        // 将“修改统计数”+1
        modCount++;
        int oldCapacity = elementData.length;
        // 若当前容量不足以容纳当前的元素个数，设置 新的容量=“(原始容量x3)/2 + 1”
        if (minCapacity > oldCapacity) {
            Object oldData[] = elementData;
            int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;
            if (newCapacity < minCapacity)
                newCapacity = minCapacity;
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
        }
    }
    // 添加元素e
    public boolean add(E e) {
        // 确定ArrayList的容量大小
        ensureCapacity(size + 1);  // Increments modCount!!
        // 添加e到ArrayList中
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
    // 返回ArrayList的实际大小
    public int size() {
        return size;
    }
    // 返回ArrayList是否包含Object(o)
    public boolean contains(Object o) {
        return indexOf(o) >= 0;
    }
    // 返回ArrayList是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }
    // 正向查找，返回元素的索引值
    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;
        }
        // 反向查找，返回元素的索引值
        public int lastIndexOf(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int i = size-1; i >= 0; i--)
            if (elementData[i]==null)
                return i;
        } else {
            for (int i = size-1; i >= 0; i--)
            if (o.equals(elementData[i]))
                return i;
        }
        return -1;
    }
    // 反向查找(从数组末尾向开始查找)，返回元素(o)的索引值
    public int lastIndexOf(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int i = size-1; i >= 0; i--)
            if (elementData[i]==null)
                return i;
        } else {
            for (int i = size-1; i >= 0; i--)
            if (o.equals(elementData[i]))
                return i;
        }
        return -1;
    }
 
    // 返回ArrayList的Object数组
    public Object[] toArray() {
        return Arrays.copyOf(elementData, size);
    }
    // 返回ArrayList的模板数组。所谓模板数组，即可以将T设为任意的数据类型
    public <T> T[] toArray(T[] a) {
        // 若数组a的大小 < ArrayList的元素个数；
        // 则新建一个T[]数组，数组大小是“ArrayList的元素个数”，并将“ArrayList”全部拷贝到新数组中
        if (a.length < size)
            return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());
        // 若数组a的大小 >= ArrayList的元素个数；
        // 则将ArrayList的全部元素都拷贝到数组a中。
        System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);
        if (a.length > size)
            a[size] = null;
        return a;
    }
    // 获取index位置的元素值
    public E get(int index) {
        RangeCheck(index);
        return (E) elementData[index];
    }
    // 设置index位置的值为element
    public E set(int index, E element) {
        RangeCheck(index);
        E oldValue = (E) elementData[index];
        elementData[index] = element;
        return oldValue;
    }
    // 将e添加到ArrayList中
    public boolean add(E e) {
        ensureCapacity(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
    // 将e添加到ArrayList的指定位置
    public void add(int index, E element) {
        if (index > size || index < 0)
            throw new IndexOutOfBoundsException(
            "Index: "+index+", Size: "+size);
        ensureCapacity(size+1);  // Increments modCount!!
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
             size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }
    // 删除ArrayList指定位置的元素
    public E remove(int index) {
        RangeCheck(index);
        modCount++;
        E oldValue = (E) elementData[index];
        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                 numMoved);
        elementData[--size] = null; // Let gc do its work
        return oldValue;
    }
    // 删除ArrayList的指定元素
    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;
    }
    // 快速删除第index个元素
    private void fastRemove(int index) {
        modCount++;
        int numMoved = size - index - 1;
        // 从"index+1"开始，用后面的元素替换前面的元素。
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        // 将最后一个元素设为null
        elementData[--size] = null; // Let gc do its work
    }
    // 删除元素
    public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int index = 0; index < size; index++)
            if (elementData[index] == null) {
                fastRemove(index);
            return true;
            }
        } else {
            // 便利ArrayList，找到“元素o”，则删除，并返回true。
            for (int index = 0; index < size; index++)
            if (o.equals(elementData[index])) {
                fastRemove(index);
            return true;
            }
        }
        return false;
    }
    // 清空ArrayList，将全部的元素设为null
    public void clear() {
        modCount++;
        for (int i = 0; i < size; i++)
            elementData[i] = null;
        size = 0;
    }
    // 将集合c追加到ArrayList中
    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        ensureCapacity(size + numNew);  // Increments modCount
        System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
        size += numNew;
        return numNew != 0;
    }
    // 从index位置开始，将集合c添加到ArrayList
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        if (index > size || index < 0)
            throw new IndexOutOfBoundsException(
            "Index: " + index + ", Size: " + size);
        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        ensureCapacity(size + numNew);  // Increments modCount
        int numMoved = size - index;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
                 numMoved);
        System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
        size += numNew;
        return numNew != 0;
    }
    // 删除fromIndex到toIndex之间的全部元素。
    protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
    modCount++;
    int numMoved = size - toIndex;
        System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex,
                         numMoved);
    // Let gc do its work
    int newSize = size - (toIndex-fromIndex);
    while (size != newSize)
        elementData[--size] = null;
    }
    private void RangeCheck(int index) {
    if (index >= size)
        throw new IndexOutOfBoundsException(
        "Index: "+index+", Size: "+size);
    }
    // 克隆函数
    public Object clone() {
        try {
            ArrayList<E> v = (ArrayList<E>) super.clone();
            // 将当前ArrayList的全部元素拷贝到v中
            v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
            v.modCount = 0;
            return v;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            // this shouldn't happen, since we are Cloneable
            throw new InternalError();
        }
    }
    // java.io.Serializable的写入函数
    // 将ArrayList的“容量，所有的元素值”都写入到输出流中
    private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
        throws java.io.IOException{
    // Write out element count, and any hidden stuff
    int expectedModCount = modCount;
    s.defaultWriteObject();
        // 写入“数组的容量”
        s.writeInt(elementData.length);
    // 写入“数组的每一个元素”
    for (int i=0; i<size; i++)
            s.writeObject(elementData[i]);
    if (modCount != expectedModCount) {
            throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }
    // java.io.Serializable的读取函数：根据写入方式读出
    // 先将ArrayList的“容量”读出，然后将“所有的元素值”读出
    private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
        throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
        // Read in size, and any hidden stuff
        s.defaultReadObject();
        // 从输入流中读取ArrayList的“容量”
        int arrayLength = s.readInt();
        Object[] a = elementData = new Object[arrayLength];
        // 从输入流中将“所有的元素值”读出
        for (int i=0; i<size; i++)
            a[i] = s.readObject();
    }
}

1.3方法介绍：

1.3.1 构造方法

• ArrayList()：构造一个初始容量为10的空列表
• ArrayList(Collection<?extend E> c)：构造一个包含指定元素的列表
• ArrayList( int initialCapcity )：构造一个具有初始容量值得空列表

1.3.2 接口方法

• add(E e)：添加一个元素到列表的末尾。
• add( int index, E element ) :在指定的位置添加元素
• addAll( Collection<? extends E> c )：添加一个集合到元素的末尾.以上返回类型是boolean
• clear（）：清除所有的元素。返回类型为void
• clone()：返回此列表的浅拷贝实例。
• contains（Object o）：如果包含元素o,则返回为true
• ensureCapcity（int minCapcity）：确保列表中含有minCapcity的最小容量
• get（int  index）:返回指定索引的元素
• indexOf( Object o )：返回此列表中指定元素的第一次出现的索引，如果列表不包含此元素，返回-1
• lastindexOf( Object o ):返回此列表中指定元素的最后一次出现的索引，如果列表不包含此元素，返回-1
• isEmpty（）：如果列表为空，返回true.
• iterator()：返回列表中元素的迭代器
• listIterator（）：返回列表的列表迭代器（按适当的顺序）
• listIterator(int index)：从适当的位置返回列表的列表迭代器（按照正确的顺序）
• remove(Object o)：删除列表中第一个出现O的元素
• remove( int index)：删除列表中指定位置的元素
• removeAll（Collection<?> c）：删除列表中包含C的所有元素
• removeIf（Predictcate<? super E> filter）：删除列表中给定谓词的所有元素
• removeRange( int from,int to )：删除从from到to的所有元素
• retainAll( Collection<?> c )：仅仅保留列表中和C相同的元素，相当于&运算
• set（int index,E element）：用element替换index位置上的元素。
• size()：返回此列表的元素数
• sort(Comparator<? super E> c)：按照指定的排序规则排序
• subList( int from , int to )：返回从from到to之间的列表
• toArray()：将列表转化为数组
• trimToSize( )：修改当前实例的容量是列表的当前大小。

2 ArrayList的基本操作

2.1 遍历

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;

public class Test1 {
	public static void main(String[] args) {
			
		List<String> list1=new ArrayList<>();
		list1.add("张三");
		list1.add("李四");
		list1.add("王五");
		
		//第一种遍历方式：迭代器
		Iterator<String> it=list1.iterator();
		while(it.hasNext()) {
			System.out.println(it.next());
		}
		
		//第二种遍历方式
		for(int i=0;i<list1.size();i++) {
			String aaa1=list1.get(0);
			System.out.println(aaa1);
		}
		
		//第三种方式：for-each
		for(String a:list1) {
			System.out.println(a);
		}	
	}
}

注意：第二种遍历的效率是最高的。

2.2 其他的一些常见操作

import java.util.*;

public class Test1 {

    public static void main(String[] args) {
        
        // 创建ArrayList
        ArrayList list = new ArrayList();

        // 将“”
        list.add("1");
        list.add("2");
        list.add("3");
        list.add("4");
        // 将下面的元素添加到第1个位置
        list.add(0, "5");

        // 获取第1个元素
        System.out.println("the first element is: "+ list.get(0));
        // 删除“3”
        list.remove("3");
        // 获取ArrayList的大小
        System.out.println("Arraylist size=: "+ list.size());
        // 判断list中是否包含"3"
        System.out.println("ArrayList contains 3 is: "+ list.contains(3));
        // 设置第2个元素为10
        list.set(1, "10");

        // 通过Iterator遍历ArrayList
        for(Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext(); ) {
            System.out.println("next is: "+ iter.next());
        }

        // 将ArrayList转换为数组
        String[] arr = (String[])list.toArray(new String[0]);
        for (String str:arr)
            System.out.println("str: "+ str);

        // 清空ArrayList
        list.clear();
        // 判断ArrayList是否为空
        System.out.println("ArrayList is empty: "+ list.isEmpty());
    }
}