java基础-ArrayList

Java ArrayList 是 Java 集合框架（Java Collections Framework）中的一个核心类，属于 java.util 包。它实现了 List 接口，是一个动态数组，可以根据需要自动调整大小（扩容或缩容），提供了比传统数组更灵活的操作方式。

ArrayList 的核心特点

动态扩容
- 传统数组（如 int[]）长度固定，而 ArrayList 可以动态增长或缩小。
- 当元素数量超过当前容量时，ArrayList 会自动扩容（通常扩容为原来的 1.5 倍）。
基于索引的随机访问
- 支持通过索引（get(index)）快速访问元素，时间复杂度为 O(1)。
允许重复元素
- 可以存储重复的元素（与 Set 不同）。
有序性
- 元素按插入顺序存储，可以通过索引访问或遍历。
非线程安全
- ArrayList 不是线程安全的，多线程环境下需要手动同步或使用 CopyOnWriteArrayList 等线程安全类。

ArrayList 的基本用法

1. 创建 ArrayList

java 复制代码

import java.util.ArrayList;

// 创建一个空的 ArrayList（默认初始容量为 10）
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();

// 指定初始容量（减少扩容次数，提高性能）
ArrayList<Integer> numbers = new ArrayList<>(20);

2. 常用操作

java 复制代码

// 添加元素
list.add("Apple");      // 添加到末尾
list.add(0, "Banana");  // 在索引 0 处插入

// 访问元素
String fruit = list.get(0); // 获取索引 0 的元素

// 修改元素
list.set(0, "Orange"); // 将索引 0 的元素改为 "Orange"

// 删除元素
list.remove(0);        // 删除索引 0 的元素
list.remove("Apple");   // 删除第一个匹配的 "Apple"

// 获取大小
int size = list.size(); // 返回元素数量

// 检查是否包含元素
boolean containsApple = list.contains("Apple");

// 清空列表
list.clear();

3. 遍历 ArrayList

java 复制代码

// 方式 1：增强 for 循环
for (String item : list) {
    System.out.println(item);
}

// 方式 2：迭代器
Iterator<String> iterator = list.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
    System.out.println(iterator.next());
}

// 方式 3：Java 8+ forEach + Lambda
list.forEach(item -> System.out.println(item));

ArrayList vs 数组

特性	ArrayList	数组（如 `int[]`）
长度	动态可变	固定长度
内存开销	稍高（存储额外信息）	较低
功能	提供丰富的 API（如 `add()`、`remove()`）	仅支持基本操作（索引访问）
性能	插入/删除较慢（需移动元素）	随机访问快（O(1)）
适用场景	需要频繁增删元素	已知固定大小且无需修改

ArrayList 的底层实现

内部使用数组 ：ArrayList 内部维护了一个 Object[] elementData 数组来存储元素。
扩容机制：当元素数量超过当前数组长度时，会创建一个更大的新数组（通常是原大小的 1.5 倍），并将旧数组内容复制到新数组。

何时使用 ArrayList？

需要频繁增删元素（尤其是末尾）。
需要随机访问元素（通过索引）。
不确定最终数据大小，希望动态调整。

何时避免使用 ArrayList？

多线程环境（需改用 Vector 或 CopyOnWriteArrayList）。
需要频繁在头部或中间 插入/删除元素（考虑 LinkedList）。

示例代码

java 复制代码

import java.util.ArrayList;

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> fruits = new ArrayList<>();
        
        // 添加元素
        fruits.add("Apple");
        fruits.add("Banana");
        fruits.add("Cherry");
        
        // 遍历
        for (String fruit : fruits) {
            System.out.println(fruit);
        }
        
        // 删除元素
        fruits.remove("Banana");
        
        // 检查大小
        System.out.println("Size: " + fruits.size());
    }
}

输出：

java 复制代码

Apple
Banana
Cherry
Size: 2