java日常记录10–ArrayList

Java集合框架提供了一套性能优良，使用方便的接口和类，他们位于java.util包中。

Collections 类提供了对集合进行排序，遍历等多种算法实现！

Collection 接口存储一组不唯一，无序的对象
List 接口存储一组不唯一，有序的对象。
Set 接口存储一组唯一，无序的对象
Map 接口存储一组键值对象，提供key到value的映射
ArrayList实现了长度可变的数组，在内存中分配连续的空间。遍历元素和随机访问元素的效率比较高
LinkedList采用链表存储方式。插入、删除元素时效率比较高
HashSet:采用哈希算法实现的Set
HashSet的底层是用HashMap实现的，因此查询效率较高，由于采用hashCode算法直接确定元素的内存地址，增删效率也挺高的。

1、ArrayList概述
1.ArrayList是可以动态增长和缩减的索引序列，它是基于数组实现的List类。
2.该类封装了一个动态再分配的 Object[] 数组，每一个类对象都有一个capacity【容量】属性，表示它们所封装的Object[]数组的长度，当向ArrayList中添加元素时，该属性值会自动增加。如果想ArrayList中添加大量元素，可使用ensureCapacity方法一次性增加capacity，可以减少增加重分配的次数提高性能。
3.ArrayList的用法和Vector向类似，但是Vector是一个较老的集合，具有很多缺点，不建议使用。
另外，ArrayList和Vector的区别是：ArrayList是线程不安全的，当多条线程访问同一个ArrayList集合时，程序需要手动保证该集合的同步性，而Vector则是线程安全的。
ArrayList和Collection的关系：

2、ArrayList的数据结构
ArrayList的数据结构是：

说明：底层的数据结构就是数组，数组元素类型为Object类型，即可以存放所有类型数据。我们对ArrayList类的实例的所有的操作底层都是基于数组的。
3、ArrayList源码分析
继承结构和层次关系

public class ArrayList<E> extends	AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess,	Cloneable, java.io.Serializable{
	
}

ArrayList extends AbstractList
AbstractList extends AbstractCollection

为什么要先继承AbstractList，而让AbstractList先实现List？而不是让ArrayList直接实现List？

这里是有一个思想，接口中全都是抽象的方法，而抽象类中可以有抽象方法，还可以有具体的实现方法，正是利用了这一点，让AbstractList是实现接口中一些通用的方法，而具体的类，如ArrayList就继承这个AbstractList类，拿到一些通用的方法，然后自己在实现一些自己特有的方法，这样一来，让代码更简洁，就继承结构最底层的类中通用的方法都抽取出来，先一起实现了，减少重复代码。所以一般看到一个类上面还有一个抽象类，应该就是这个作用。

ArrayList实现了哪些接口？

List接口： 我们会出现这样一个疑问，在查看了ArrayList的父类 AbstractList也实现了List接口，那为什么子类ArrayList还是去实现一遍呢？
这其实是一个mistake[失误]，因为他写这代码的时候觉得这个会有用处，但是其实并没什么用，但因为没什么影响，就一直留到了现在。
RandomAccess接口： 这个是一个标记性接口，通过查看api文档，它的作用就是用来快速随机存取，有关效率的问题，在实现了该接口的话，那么使用普通的for循环来遍历，性能更高，例如ArrayList。而没有实现该接口的话，使用Iterator来迭代，这样性能更高，例如linkedList。所以这个标记性只是为了让我们知道我们用什么样的方式去获取数据性能更好。
Cloneable接口： 实现了该接口，就可以使用Object.Clone()方法了。
Serializable接口： 实现该序列化接口，表明该类可以被序列化，什么是序列化？简单的说，就是能够从类变成字节流传输，然后还能从字节流变成原来的类。

构造方法

无参构造方法

//ArrayList中储存数据的其实就是一个数组，这个数组就是elementData. 
public ArrayList() {
	super();	//调用父类中的无参构造方法，父类中的是个空的构造方法
	this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
//EMPTY_ELEMENTDATA：是个空的Object[]， 将elementData初始化，elementData 也是个Object[]类型。空的Object[]会给默认大小10，等会会解释什么时候赋值的。
}

有参构造方法 1

public ArrayList(int initialCapacity) {
	if (initialCapacity > 0) {
将自定义的容量大小当成初始化 initialCapacity 的大小
		this.elementData = new Object[initialCapacity];
	} else if (initialCapacity == 0) {
		this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; //等同于无参构造方法
	} else {
判断如果自定义大小的容量小于0，则报下面这个非法数据异常
		throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+initialCapacity);
	}
}

有参构造方法 2

public ArrayList(Collection<? extends E> c) { 	
	elementData = c.toArray();	//转换为数组
//每个集合的toarray()的实现方法不一样，所以需要判断一下，如果不是Object[].class类型，那么久需要使用ArrayList中的方法去改造一下。
if ((size = elementData.length) != 0) {
 	if (elementData.getClass() != Object[].class)
		elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
	this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
	}	
}

核心方法-add
boolean add(E)

public boolean add(E e) {
//确定内部容量是否够了，size是数组中数据的个数，因为要添加一个元素，所以size+1，先判  断size+1的这个个数数组能否放得下，就在这个方法中去判断是否数组.length是否够用了。
	ensureCapacityInternal(size + 1);	// Increments modCount!!
	 elementData[size++] = e;	//在数据中正确的位置上放上元素e，并且size++ 
	 return true;
}

void add(int，E)

public void add(int index, E element) {
//检查index也就是插入的位置是否合理。
rangeCheckForAdd(index);

ensureCapacityInternal(size + 1);	// Increments modCount!!

//这个方法就是用来在插入元素之后，要将index之后的元素都往后移一位，
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);

//在目标位置上存放元素
elementData[index] = element;
size++;
}

List < Integer > lists = new ArrayList< Integer >;
lists.add(8);

说明：初始化lists大小为0，调用的ArrayList()型构造函数，那么在调用lists.add(8)方法时，会经过怎样的步骤呢？下图给出了该程序执行过程和最初与最后的elementData的大小。

说明：我们可以看到，在add方法之前开始elementData = {}；调用add方法时会继续调用，直至grow，最后elementData的大小变为10，之后再返回到add函数，把8放在elementData[0]中。

List< Integer > lists = new ArrayList< Integer >(6);
lists.add(8);

在调用add方法之前，elementData的大小已经为6，之后再进行传递，不会进行扩容处理。

核心方法-remove
remove(int)：通过删除指定位置上的元素。

remove(Object)：这个方法可以看出来，arrayList是可以存放null值得。

clear()：将elementData中每个元素都赋值为null，等待垃圾回收将这个给回收掉，所以叫clear

removeAll(collection c)
batchRemove(xx,xx)：用于两个方法
removeAll()：它只清楚指定集合中的元素，retainAll() ：用来测试两个集合是否有交集。

remove函数，用户移除指定下标的元素，此时会把指定下标到数组末尾的元素向前移动一个单位，并且会把数组最后一个元素设置为null，这样是为了方便之后将整个数组不被使用时，会被GC，可以作为小的技巧使用。

其他方法
【set()方法】

public E set(int index, E element) {
// 检验索引是否合法
	rangeCheck(index);
// 旧值
	E oldValue = elementData(index);
// 赋新值
	elementData[index] = element;
// 返回旧值
	return oldValue;
}

【indexOf()方法】
说明：从头开始查找与指定元素相等的元素，注意，是可以查找null元素的，意味着ArrayList中可以存放null元素的。与此函数对应的lastIndexOf，表示从尾部开始查找。

// 从首开始查找数组里面是否存在指定元素
public int indexOf(Object o) {
	if (o == null) { // 查找的元素为空
		for (int i = 0; i < size; i++) // 遍历数组，找到第一个为空的元素，返回下标
			if (elementData[i]==null)
				return i;
			} else { // 查找的元素不为空
		for (int i = 0; i < size; i++) // 遍历数组，找到第一个和指定元素相等的元素，返回下标
			if (o.equals(elementData[i]))
				return i;
			}
// 没有找到，返回空
		return -1;
}

【get()方法】

public E get(int index) {
// 检验索引是否合法
	rangeCheck(index);

	return elementData(index);
}

get函数会检查索引值是否合法（只检查是否大于size，而没有检查是否小于0），值得注意的是，在get函数中存在element函数，element函数用于返回具体的元素，具体函数如下：

E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}

总结
1）arrayList可以存放null。
2）arrayList本质上就是一个elementData数组。
3）arrayList区别于数组的地方在于能够自动扩展大小，其中关键的方法就是gorw()方法。4）arrayList中removeAll(collection c)和clear()的区别就是removeAll可以删除批量指定的元素，而clear是全是删除集合中的元素。
5）arrayList由于本质是数组，所以它在数据的查询方面会很快，而在插入删除这些方面，性能下降很多，有移动很多数据才能达到应有的效果
6）arrayList实现了RandomAccess，所以在遍历它的时候推荐使用for循环。

文章由极客之音整理，本文链接：https://www.bmabk.com/index.php/post/198018.html

java日常记录10–ArrayList

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