数据结构(Java实现):ArrayList

目录

  • 1.ArrayList简介
  • 2.ArrayList构造方法分析
  • 3.ArrayList的add方法以及扩容机制
  • 4.ArrayList常用方法
  • 5.ArrayList遍历
  • 6.ArrayList的缺陷

1.ArrayList简介

在集合框架中,ArrayList是一个普通的类,实现了List接口,具体框架图如下:
在这里插入图片描述
说明

  1. ArrayList是以泛型方式实现的,使用时必须要先实例化
  2. ArrayList实现了RandomAccess接口,表明ArrayList支持随机访问
  3. ArrayList实现了Cloneable接口,表明ArrayList是可以clone的
  4. ArrayList实现了Serializable接口,表明ArrayList是支持序列化的
  5. 和Vector不同,ArrayList不是线程安全的,在单线程下可以使用,在多线程中可以选择Vector或者CopyOnWriteArrayList
  6. ArrayList底层是一段连续的空间,并且可以动态扩容,是一个动态类型的顺序表

2.ArrayList构造方法分析

ArrayList有三个构造方法
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1.无参的构造方法
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首先我们看到一个elementData为ArrayList定义好的一个数组,默认为空,指数一个数组引用。然后看到DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
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可以看到并没有给数组分配内存。

2.带一个int参数的构造方法(可以给ArrayList设置一个初始容量)
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先看到if判断语句,当传入参数大于0时,直接分配一个参数大小的空间
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传入参数等于0时与无参构造方法一样,并不会给数组分配空间
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传入参数小于0就会抛出一个异常
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3.带一个类型变量参数的构造方法
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我们先对传入的参数进行解析Collection<? extends E> c
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这样我们就可以传入一个ArrayList变量,举例如下

public static void main(String[] args) {ArrayList<Integer> arrayList=new ArrayList<>();arrayList.add(10);arrayList.add(20);ArrayList<Integer> arrayList1=new ArrayList<>(arrayList);/*传入一个ArrayList变量,这个参数需要满足了下几个条件才能够传递*1.ArrayList实现了Collection接口*2.参数类型是arrayList1指定的泛型本身“Integer”*/}

3.ArrayList的add方法以及扩容机制

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看到上面的add方法,左边的add方法通过调用右边的add方法进行数据的插入操作,下面我们重点来讲解左边这个add方法
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首先看到if判断语句,当数据的数量等于数组的长度就会调用grow方法进行扩容。
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grow方法又调用了另一个grow方法
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先看到if里面的判断语句,oldCapacity > 0 || elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA当数组容量初始为DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA(空)的时候进入else语句elementData = new Object[Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity)];给数组分配空间为DEFAULT_CAPACITYminCapacity的最大值
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看到DEFAULT_CAPACITY的值为10,所以当数组初始空间为空时就会给数组分配一个容量为10的内存。正常进入if语句就会触发ArrayList的扩容机制
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扩容的空间大概是原来的1.5倍,通过一步一步调用上面的方法(了解)

4.ArrayList常用方法

在这里插入图片描述
举例如下

public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("JavaSE");
list.add("JavaWeb");
list.add("JavaEE");
list.add("JVM");
list.add("测试课程");
System.out.println(list);
// 获取list中有效元素个数
System.out.println(list.size());
// 获取和设置index位置上的元素,注意index必须介于[0, size)间
System.out.println(list.get(1));
list.set(1, "JavaWEB");
System.out.println(list.get(1));
// 在list的index位置插入指定元素,index及后续的元素统一往后搬移一个位置
list.add(1, "Java数据结构");
System.out.println(list);
// 删除指定元素,找到了就删除,该元素之后的元素统一往前搬移一个位置
list.remove("JVM");
System.out.println(list);
// 删除list中index位置上的元素,注意index不要超过list中有效元素个数,否则会抛出下标越界异常
list.remove(list.size()-1);
System.out.println(list);
// 检测list中是否包含指定元素,包含返回true,否则返回false
if(list.contains("测试课程")){
list.add("测试课程");
}
// 查找指定元素第一次出现的位置:indexOf从前往后找,lastIndexOf从后往前找
list.add("JavaSE");
System.out.println(list.indexOf("JavaSE"));
System.out.println(list.lastIndexOf("JavaSE"));
// 使用list中[0, 4)之间的元素构成一个新的SubList返回,但是和ArrayList共用一个elementData数组
List<String> ret = list.subList(0, 4);
System.out.println(ret);
list.clear();
System.out.println(list.size());
}

5.ArrayList遍历

ArrayList 可以使用三方方式遍历:for循环+下标、foreach、使用迭代器

public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
list.add(4);
list.add(5);
// 使用下标+for遍历
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
System.out.print(list.get(i) + " ");
}
System.out.println();
// 借助foreach遍历
for (Integer integer : list) {
System.out.print(integer + " ");
}
System.out.println();
Iterator<Integer> it = list.listIterator();
while(it.hasNext()){
System.out.print(it.next() + " ");
}
System.out.println();
}

注意

  1. ArrayList最长使用的遍历方式是:for循环+下标 以及 foreach
  2. 迭代器是设计模式的一种,后序容器使用更多,在进行详细介绍

6.ArrayList的缺陷

由于ArrayList底层是一段连续空间,当在ArrayList任意位置插入或者删除元素时,就需要将后序元素整体往前或者往后搬移,时间复杂度为O(n),效率比较低,因此ArrayList不适合做任意位置插入和删除比较多的场景
为解决这个问题,java集合中又引入了LinkedList,即链表结构。下面一篇文章将详细讲解链表结构,大家可以关注一下。

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