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[五.Java中的ArrayList类 可变长度数组](#五.Java中的ArrayList类 可变长度数组)
[1 使用](#1 使用)
[2 注意事项](#2 注意事项)
[3 实现原理](#3 实现原理)
[4 ArrayList源码](#4 ArrayList源码)
[5 ArrayList方法](#5 ArrayList方法)
一.初始化语法
java
// 数组动态初始化（先定义数组，指定数组长度，后续再进行赋值）
int[] arr = new int[7];
arr[0] = 1;
// 数组静态初始化（在创建数组时直接赋值）
String[] names = new String[]{"张三","李四","王五"}；
int[] nums = {0,0,1,1,1,2,2,3,3,4};
//遍历数组中的元素
for( int i = 0;i < arr.length; i++){
System.out.println(arr[i]);
}二.特点
-
数组下标从0开始
-
随机访问能力：可以通过索引进行o(1)时间复杂度的访问
-
一旦初始化就不能改变长度
-
物理上和逻辑上都是连续的
三.数组中的元素默认值
int ：0；
char: 空；
boolean: false;
double: 0.0;
引用类型：null
四.时间复杂度
在数组中的任意位置插入：O(n) 通过索引值访问数组元素：O(1)
查找数组中某个值所在的索引值：O(n)或者O(log n)（有序数组二分查找） 删除数组中的某个元素：O(n）
五.Java中的ArrayList类 可变长度数组
1 使用
java
ArrayList<String> sites = new ArrayList<String>(); // 创建一个可变长数组
sites.add("张三"); // 添加元素
sites.add("李四");
sites.add("王五");
System.out.println(sites); // 打印输出数组元素
System.out.println(sites.get(1)); // 访问第二个元素
sites.set(1, "柳柳"); // 修改元素内容，第一个参数为索引位置，第二个为要修改的值
sites.remove(3); // 删除元素
sites.size(); // 获取数组长度2 注意事项
-
数组下标从0开始
-
数组中存储的元素类型只能为引用类型，因此需要使用基本类型的包装类
3 实现原理
自动创建一个长度为n的数组，当存放的数据量超过n时，就重新创建一个更长的数组，再将原数组内容复制到新数组中，更改数组名指向地址。
4 ArrayList源码
java
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);
}
}5 ArrayList方法
