java集合框架:ArrayList<E>

目录

1.常用方法
2.关于遍历
3.关于删除
4.关于删除
5.关于删除
6.关于扩容
7.关于最大容量
8.1.8版本新特性
9.List的其他实现类

 

ArrayList实现了List接口,内部通过Object类型的数组有序存储数据(可重复),并且能够根据元素数量进行扩容,实现了动态的增加和减少元素.

 

1.常用方法

add() addAll()	增加元素
remove() removeAll() clear()	移除元素
contains() containsAll()	是否包含指定元素
size() isEmpty() equals()	元素个数 是否为空 是否为同一个ArrayList
iterator() toArray()	创建迭代器 将元素返回指定数组

 

2关于遍历

public class ArrayListDemo2 {

	public static void main(String[] args) {

		ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
		list.add(23);
		list.add(33);
		list.add(64);
		list.add(33);
		list.add(54);
		list.add(89);

		// 重写了toString方法,直接打印输出
		System.out.println(list);
		
		// 通过for循环遍历
		for (int i = 0, j = list.size(); i < j; i++) {
			System.out.println(list.get(i));
		}

		// 通过for each遍历
		for (int value : list) {
			System.out.println(value);
		}

		// 通过迭代器遍历
		Iterator<Integer> car = list.iterator();
		while (car.hasNext()) {
			int value = car.next();
			System.out.println(value);
		}
	}
}

 

3.关于删除

public class ArrayListDemo3 {

	public static void main(String[] args) {
		
		ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
		String str1 = new String("Hello");
		String str2 = new String("Hello");
		list.add(str1);
		System.out.println(list.size());
		list.remove(str2);
		System.out.println(list.size());
	}
}

运行结果:

1

0

虽然str1和str2是两个String对象,但是list中的元素被移除了.实际上remove方法内部是通过equals方法判断是否是同一个元素,我们用下面的代码验证:

public class ArrayListDemo3 {

	public static void main(String[] args) {

		ArrayList<Person> list = new ArrayList<>();
		Person p1 = new Person("Hello");
		Person p2 = new Person("World");
		list.add(p1);
		System.out.println(list.size());
		list.remove(p2);
		System.out.println(list.size());
	}
}

class Person {
	String name;
	public Person(String name) {
		this.name = name;
	}
	@Override
	public boolean equals(Object o) {
		System.out.println("我被执行了");
		return true;
	}
}

运行结果:

1

我被执行了

0

 

4.关于删除

我们利用一个ArrayList来存储分数,现在希望将60分以下的删除:

public class ArrayListDemo4 {

	public static void main(String[] args) throws Exception {

		ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
		list.add(80);
		list.add(54);
		list.add(68);
		list.add(72);
		list.add(49);
		list.add(51);
		list.add(98);
		list.add(77);
		list.add(43);
		list.add(50);

		for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
			if (list.get(i) < 60) {
				list.remove(i);
			}
		}

		for (int value : list) {
			System.out.println(value);
		}
	}
}

 运行结果:

80

68

72

51

98

77

50

为什么51和50没有删掉呢?实际上,ArrayList在每次删除一个元素后,后面的元素会向前移动补位.在上述程序中,当我们删除49后,后面的元素向前补位,下一次循环时索引加1,便跳过了51.解决方法:for循环从ArrayList尾部向前遍历. 

		for (int i = list.size() - 1; i >= 0; i--) {
			if (list.get(i) < 60) {
				list.remove(i);
			}
		}

运行结果:

80
68
72
98
77

 

5.关于删除

在上一节中,我们能不能通过for each和Iterator进行操作呢?

		// for each循环
		for (int value : list) {
			if (value < 60) {
				list.remove(new Integer(value));
			}
		}
		// 迭代器
		Iterator<Integer> car = list.iterator();
		while (car.hasNext()) {
			int value = car.next();
			if (value < 60) {
				list.remove(new Integer(value));
			}
		}

两段代码的运行结果一样:java.util.ConcurrentModificationException.抛出了并发修改异常,所以当for each和iterator对一个ArrayList进行迭代时,需保证这个ArrayList不能改变,因为ArrayList是非线程安全的.但是Iterato提供了一个remove方法,可以对ArrayList中的元素进行删除.即:

		Iterator<Integer> car = list.iterator();
		while (car.hasNext()) {
			int value = car.next();
			if (value < 60) {
				car.remove();
			}
		}

运行结果:  
80
68
72
98
77

 

6.关于扩容

每一个ArrayList都有一个容量,即数组Object[] elementData的长度.利用无参构造函数创建一个ArrayList时,会使用默认容量10.当我们向其中不断地增加元素超过容量时,ArrayList会进行扩容.ArrayList的扩容原理:新建一个Object类型的数组,长度为原数组长度*3/2,然后将就数组的值赋给新数组,使elementData指向新数组.通过反射进行验证:

public class ArrayListDemo6 {

	public static void main(String[] args) throws Exception {
		
		ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
		Class c = Class.forName("java.util.ArrayList");
		Field f = c.getDeclaredField("elementData");
		f.setAccessible(true);
		Object[] data = null;

		// 向list中添加50个元素,输出每次ElementData的长度
		for (int i = 1; i <= 50; i++) {
			list.add(i);
			data = (Object[]) f.get(list);
			System.out.print(data.length + "\t");
			if (i % 10 == 0) {
				System.out.println();
			}
		}
	}
}

 运行结果:

10 10 10 10 10 10 10 10 10 10 
15 15 15 15 15 22 22 22 22 22 
22 22 33 33 33 33 33 33 33 33 
33 33 33 49 49 49 49 49 49 49 
49 49 49 49 49 49 49 49 49 73

如果我们已知要存储数据的容量,尽量在创建ArrayList时为其指定容量,避免其多次扩容而降低性能.另外,ArrayList中还为我们提供了两个针对于控制容量的方法:

trimToSize()	将elementData的长度修整为当前元素个数
ensureCapacity()	设置当前ArrayList容量

 

7.关于最大容量

在ArrayList中,还有一个静态常量MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8,用来限制当前ArrayList的最大容量(理论上可以达到Integer.MAX_VALUE).在每次进行扩容时,会用一个int型数据来存储新的容量:int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);当ArrayList中的元素达到MAX_ARRAY_SIZE后再次扩充时,newCapacity经过扩容算法会溢出,导致符号位由0变1,变成负值.ArrayList中的hugeCapacity方法通过判断newCapacity是否发生溢出,关键代码:

	private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
		if (minCapacity < 0)
			throw new OutOfMemoryError();
		return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ? Integer.MAX_VALUE
				: MAX_ARRAY_SIZE;
	}

所以,当ArrayList达到极限容量时,再次扩容会抛出异常.

 

8.1.8版本新特性

JDK在SE1.8中新增了stream包,并且在Collection中增加了stream()方法,利用其特性我们可以用来进行过滤以及排序等.

public class ArrayListDemo8 {

	public static void main(String[] args) {
		ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
		Collections.addAll(list, 95, 34, 67, 89, 23, 79, 66, 12, 98);
		list.stream().filter(e -> e > 60).sorted((i1, i2) -> i1 - i2).forEach(System.out::println);
	}
}

上述代码执行功能:过滤掉60及以下的分数→排序→打印输出.
运行结果:
66
67
79
89
95
98

 

9.List的其他实现类

1)Vector

Vector是早期的collection,与ArrayList的区别主要有两点:线程安全,扩容方式*2.

2)LinkedList

双向循环链表,内部元素不是通过数组存储的.而是把每一个元素封装Node<E>,每一个Node有三个属性:

E item;	元素本身
Node<E> next;	指向后一个Node
Node<E> prev;	指向前一个Node

而LinkedList本身只包含两个Node类型的属性first和last,通过Node使元素形成链表,并且是双向的,实现逻辑上的地址连续.在进行插入和删除功能时,性能要优于ArrayList.

3)Stack

对象堆栈.遵循LIFO(Last In First Out)原则,常用方法:

empty()	测试堆栈是否为空
peek()	查看堆栈顶部的对象,但不移除
pop()	移除堆栈顶部的对象,并返回该对象
push()	把对象压入堆栈顶部
search()	返回对象在堆栈中的位置,以1为基数

 

评论

2 楼 xiao1zhao2 2015-04-01  

liujiafei_2007 写道

你好，导致符号位由0变1，这个能不能举个例子？谢谢

int capacity = Integer.MAX_VALUE - 5;
for (int i = 0; i < 10; i++) {
	System.out.println(capacity++);
}

后面输出的是负数,因为溢出了

1 楼 liujiafei_2007 2015-04-01  

你好，导致符号位由0变1，这个能不能举个例子？谢谢