Java集合-ArrayList略解

Wang ChenHan2024-02-232024-03-17

什么是集合

集合就是一个容器，把多个对象存起来，方便操作
简单说就是“由若干个确定的元素所构成的整体” 数组ProMax

为什么需要集合

集合高效，方便，快捷，扩展性高，对比数组不限制内存，用过的都说好

如何使用集合

集合的主要父接口是Collection和Map，一切的祖宗。由Collection扩展出了List，Set，Queue接口，本篇主要说List接口。
(Tip:使用集合需要使用import语句 import java.util.*;)
List的实现类是Vector,ArrayList和LinkedList，本篇主要说ArrayList。

1.ArrayList集合

List集合的特点是有序，元素可重复。ArrayList实现了List接口，ArrayList底层是数组，所以集合中每个元素都有一个索引。
优点：每个元素都有索引，元素查询效率快
劣势：底层是数组，不适合做大量增删操作

一.添加元素使用add()方法在集合末尾追加元素

1 2	List l = new ArrayList(); l.add("Hello,World");

List重载了一个add方法(void add(int index E e)),可以向指定索引处添加元素。（注意：index参数不可大于当前集合的容量)

1	l.add(0,"Hello,World");

2.删除元素使用remove()方法删除元素

可以使用remove(int index)从指定索引位置删除元素，也可以使用remove(Object o)删除元素。

1	l.remove("Hello,World"); //=l.remove(0);

3.清空元素使用clear()

1	l.clear();

4.判断集合中是否有此元素使用contains(Object o)方法。返回true（有此元素）与false（没有此元素)

1	l.contains("Hello,World");//true

二.遍历ArrayList集合

遍历集合有两种常用方法：

Iterator迭代器遍历

foreach遍历

Iterator迭代器遍历

Iterator有next()与hasNext()两种方法。前者是取出集合下一个元素(Iterator初始指向集合第一个元素的前面)，后者是判断是否有下一个元素。
使用集合的iterator()方法获取与当前集合关联的迭代器对象

List list = new ArrayList();
list.add("hexo");
list.add("theme");
list.add("anzhiyu");
Iterator i = list.iterator();
while(i.hasNext()){
System.out.println(i.next());
}

结果：

1
2
3

hexo
theme
anzhiyu

foreach遍历

使用一个临时变量来取出集合中每一个元素。

List list = new ArrayList();
list.add("hexo");
list.add("theme");
list.add("anzhiyu");
for(Object o : list){
System.out.println(o);

结果：

1
2
3

hexo
theme
anzhiyu

这里给出ArrayList的源码：

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;
 
    // 默认容量大小
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
 
    // 空数组
    private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
 
    // 用于保存ArrayList中数据的数组
    private transient Object[] elementData;
 
    // ArrayList中所包含元素的个数
    private int size;
 
    // 带初始容量参数的构造函数
    public ArrayList(int initialCapacity) {
        super();
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        this.elementData = new Object[initialCapacity];
    }
 
    // 默认构造函数，其默认初始容量为10
    public ArrayList() {
        super();
        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
 
    // 带Collection参数的构造函数
    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);
    }
 
    // 将此 ArrayList 实例的容量调整为列表的当前大小(实际元素个数)
    public void trimToSize() {
        modCount++;
        if (size < elementData.length) {
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
        }
    }
 
    // 如有必要，增加此 ArrayList 实例的容量，以确保它至少能够容纳最小容量参数所
    // 指定的元素数
    public void ensureCapacity(int minCapacity) {
        int minExpand = (elementData != EMPTY_ELEMENTDATA)
            // any size if real element table
            ? 0
            // larger than default for empty table. It's already supposed to be
            // at default size.
            : DEFAULT_CAPACITY;
 
        if (minCapacity > minExpand) {
            ensureExplicitCapacity(minCapacity);
        }
    }
 
    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
        if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) {
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        }
 
        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }
 
    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
        modCount++;
 
        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0)
            grow(minCapacity);
    }
 
    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
 
 
    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;
    }
 
    // 返回ArrayList中的元素个数
    public int size() {
        return size;
    }
 
    // 判断ArrayList是否为空
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }
 
    // 判断ArrayList是否包含Object(o)
    public boolean contains(Object o) {
        return indexOf(o) >= 0;
    }
 
    // 返回ArrayList中首次出现的指定元素的索引，或如果此列表不包含元素，则返回 -1
    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;
    }
 
    // 返回ArrayList中最后一次出现的指定元素的索引，或如果此列表不包含索引，则返回 -1
    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;
    }
 
    // 返回此 ArrayList 实例的浅表副本
    public Object clone() {
        try {
            @SuppressWarnings("unchecked")
            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();
        }
    }
 
    // 按适当顺序（从第一个到最后一个元素）返回包含此列表中所有元素的数组
    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
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public <T> T[] toArray(T[] a) {
        if (a.length < size)
            // Make a new array of a's runtime type, but my contents:
            return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());
        System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);
        if (a.length > size)
            a[size] = null;
        return a;
    }
 
    // 位置访问操作   
    @SuppressWarnings("unchecked")
    E elementData(int index) {
        return (E) elementData[index];
    }
 
    // 返回ArrayList中指定位置上的元素
    public E get(int index) {
        rangeCheck(index);
 
        return elementData(index);
    }
 
    // 用指定的元素替代ArrayList中指定位置上的元素，并返回替代前的元素
    public E set(int index, E element) {
        rangeCheck(index);
 
        E oldValue = elementData(index);
        elementData[index] = element;
        return oldValue;
    }
 
    // 将指定的元素添加到ArrayList的尾部
    public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
 
    // 将指定的元素插入ArrayList中的指定位置
    public void add(int index, E element) {
        rangeCheckForAdd(index);
 
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                         size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }
 
    // 移除ArrayList中指定位置上的元素，并返回该位置上的元素
    public E remove(int index) {
        rangeCheck(index);
 
        modCount++;
        E oldValue = elementData(index);
 
        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
 
        return oldValue;
    }
 
    // 移除ArrayList中首次出现的指定元素（如果存在则移除并返回true，否则返回false）
    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;
    }
 
    // 私有方法，用于快速移除
    private void fastRemove(int index) {
        modCount++;
        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
    }
 
    // 移除ArrayList中的所有元素
    public void clear() {
        modCount++;
 
        // clear to let GC do its work
        for (int i = 0; i < size; i++)
            elementData[i] = null;
 
        size = 0;
    }
 
    // 按照指定 collection 的迭代器所返回的元素顺序，
    // 将该 collection 中的所有元素添加到ArrayList的尾部
    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        ensureCapacityInternal(size + numNew);  // Increments modCount
        System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
        size += numNew;
        return numNew != 0;
    }
 
    // 从指定的位置开始，将指定 collection 中的所有元素插入到ArrayList中
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        rangeCheckForAdd(index);
 
        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        ensureCapacityInternal(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;
    }
 
    // 移除列表中索引在 fromIndex（包括）和 toIndex（不包括）之间的所有元素
    protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
        modCount++;
        int numMoved = size - toIndex;
        System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex,
                         numMoved);
 
        // clear to let GC do its work
        int newSize = size - (toIndex-fromIndex);
        for (int i = newSize; i < size; i++) {
            elementData[i] = null;
        }
        size = newSize;
    }
 
    // 私有方法，用于范围检测
    private void rangeCheck(int index) {
        if (index >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
    }
 
    // 私有方法，用于add和addAll
    private void rangeCheckForAdd(int index) {
        if (index > size || index < 0)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
    }
 
 
    private String outOfBoundsMsg(int index) {
        return "Index: "+index+", Size: "+size;
    }
 
    // 移除ArrayList中Collection所包含的所有元素
    public boolean removeAll(Collection<?> c) {
        return batchRemove(c, false);
    }
 
    // 保留所有ArrayList和Collection共有的元素
    public boolean retainAll(Collection<?> c) {
        return batchRemove(c, true);
    }
 
    private boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement) {
        final Object[] elementData = this.elementData;
        int r = 0, w = 0;
        boolean modified = false;
        try {
            for (; r < size; r++)
                if (c.contains(elementData[r]) == complement)
                    elementData[w++] = elementData[r];
        } finally {
            // Preserve behavioral compatibility with AbstractCollection,
            // even if c.contains() throws.
            if (r != size) {
                System.arraycopy(elementData, r,
                                 elementData, w,
                                 size - r);
                w += size - r;
            }
            if (w != size) {
                // clear to let GC do its work
                for (int i = w; i < size; i++)
                    elementData[i] = null;
                modCount += size - w;
                size = w;
                modified = true;
            }
        }
        return modified;
    }
 
    // 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();
 
        // Write out size as capacity for behavioural compatibility with clone()
        s.writeInt(size);
 
        // Write out all elements in the proper order.
        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 {
        elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
 
        // Read in size, and any hidden stuff
        s.defaultReadObject();
 
        // Read in capacity
        s.readInt(); // ignored
 
        if (size > 0) {
            // be like clone(), allocate array based upon size not capacity
            ensureCapacityInternal(size);
 
            Object[] a = elementData;
            // Read in all elements in the proper order.
            for (int i=0; i<size; i++) {
                a[i] = s.readObject();
            }
        }
    }
 
    // 返回一个从指定位置开始遍历的ListIterator迭代器
    public ListIterator<E> listIterator(int index) {
        if (index < 0 || index > size)
            throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index);
        return new ListItr(index);
    }
 
    // 返回一个ListIterator迭代器
    public ListIterator<E> listIterator() {
        return new ListItr(0);
    }
 
    // 返回一个Iterator迭代器
    public Iterator<E> iterator() {
        return new Itr();
    }
 
    // 返回一个指定范围的子List列表
    public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
        subListRangeCheck(fromIndex, toIndex, size);
        return new SubList(this, 0, fromIndex, toIndex);
    }
}

什么是集合

为什么需要集合

如何使用集合

1.ArrayList集合

一.添加元素 使用add()方法在集合末尾追加元素

2.删除元素 使用remove()方法删除元素

3.清空元素 使用clear()

4.判断集合中是否有此元素 使用contains(Object o)方法。返回true（有此元素）与false（没有此元素)

二.遍历ArrayList集合

Iterator迭代器遍历

foreach遍历

一.添加元素使用add()方法在集合末尾追加元素

2.删除元素使用remove()方法删除元素

3.清空元素使用clear()

4.判断集合中是否有此元素使用contains(Object o)方法。返回true（有此元素）与false（没有此元素)