【Java集合系列一】ArrayList解析

时间:2021-01-25 18:04:44

一、基础简介

1、ArrayList继承关系

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2、底层用数组来存储数据,数据会在ArrayList创建的时候一并初始化。如果创建ArrayList的时候,没有设置容量,则会delay到第一次add数据时初始化这个数组。

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3、默认的初始容量是10

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4、System.arrayCopy()

ArrayList严重依赖System.arrayCopy()方法,不管是Android还是JDK,这个方法都是native的,定义如下:

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二、几个重要的方法

1、add(E e)

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如上代码所示:在添加数据时,首先扩容至size+1,也就是当前元素个数+1。如果数组还没被初始化,则用默认容量和size+1取最大,然后初始化,这个操作最多执行一次。接着判断,如果size+1大于当前数组的容量,才会真正扩容。具体扩容的策略是:首先在当前数组长度基础上乘以1.5倍,然后与size+1取最大值使用,最后与数组可接受的最大容量值MAX_ARRAY_SIZE比较,如果比MAX_ARRAY_SIZE还大,则设置一个hugeCapacity。

梳理一下,使用默认方式创建ArrayList,此时elementData数组尚未被初始化。添加第一个元素,初始化elementData数组,length=10。size表示的是数组中存储元素的个数,size+1和10比较,发现数组容量足够,则不会触发扩容。继续添加直到第11个元素,size+1=11,11>10,触发扩容逻辑。10*1.5=15,大于我们需要的最小容量11,所以按照15扩容即可。扩容操作调用了Arrays.copyOf()方法,说白了,就是创建一个新的数组,容量是扩容之后的容量。然后将旧数组中的值全部拷贝到新数组中。

add方法的最后,就是将数据放到以size为下标的数组位置,然后size+1。所以size指的永远是数组中的实际元素个数,这个值恰好能作为数组中最后一个元素之后的下标位置。

2、add(int index, E e)

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先扩容,然后将elementData数组中,index位置及其之后所有的元素拷贝到index+1位置及其之后对应的位置。说白了,就是index及其之后的所有元素全部后移一位,腾出index位置的空间,给要插入的元素。这里的性能较差,所以如果有大量的中间位置插入操作,不建议使用ArrayList。

3、addAll(Collection c)

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将c列表中的数据追加到elementData之后,首先扩容,然后将a数组所有元素拷贝到elementData数组下标从size开始的位置,最后size+=numNew;

4、addAll(int index,Collection c)

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原理和之前的差不多。

5、remove(int index)

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代码比较简单,就是将index之后的元素全部前移一位,这样自然会占用index所在位置,相当于删除了index位置的元素。要注意的是,前移之后,数组最后一位元素还是存在的,也就是说旧数组中最后一个元素存在了2份:最后一个位置和倒数第二个位置都有。所以这里需要手动删除最后一个位置的元素。

5、remove(Object obj)

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原理都是类似的,只不过由于不再是下标,所以需要挨个对比,对比的标准就是:如果obj为null,直接判断引用是否是同一个,否则用equals方法。

6、私有的batchRemove(Collection c)

removeAll()和retainAll()方法都用到了batchRemove()方法,如下:

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有两种选择,取决于complement的参数,如果为true,则保留本集合和c集合中都有的元素,相当于取交集;如果为false,在本集合中删除c集合中有的元素;

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7、get(int index)

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get方法比较简单,判断下标是否越界,如果没有越界,直接返回下标对应数组位置的元素即可;

8、set(int index, E e)

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set方法的作用是替换指定位置的元素,所以代价较低。

9、subList(int fromIndex, int toIndex)

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subList()方法会返回一个新的SubList对象,如注释中所言,可以认为返回的List只是原List的一个视图,SubList类同样继承自AbstractList,所以ArrayList该有的一些操作它都有。要注意的是:所有对subList的操作都会映射到原来的List中,如上图,this.parent就是ArrayList原对象。

几个问题要注意:

1、subList生成子列表后,就不要去操作原列表了,负责会抛出ConcurrentModificationException;

2、为什么这么设计?新创建一个独立的ArrayList,然后将范围内的元素直接添加或者clone一份到新ArrayList返回不行么?可能的考虑是,如果要处理当前列表中某一范围内的数据时,这种方式可以提供更加优雅的实现。

重点参考:http://wiki.jikexueyuan.com/project/java-enhancement/java-thirtyseven.html

10、forEach()

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11、iterator()

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返回Itr对象,Itr类继承自Iterator,实现了hasNext()、next()等方法,能允许顺序遍历列表中的所有元素;

12、listIterator()

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这两个方法返回一个ListItr对象,ListItr类实现了几个特殊的方法,能允许我们倒序遍历列表,但是倒序开始的位置需要我们来设置。如果使用默认的listIterator()方法,相当于从0处倒序遍历,一个元素都没有;

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如果调用list.listIterator(list.size())方法,可以倒序遍历整个列表。

13、contains(Object obj)和indexOf(Object obj)

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逻辑简单,不用分析了。