Java中ArrayList類的用法與源碼完全解析

更新時(shí)間：2016年05月06日 09:04:36 作者：然則

這篇文章主要介紹了Java中ArrayList類的用法與源碼完全解析,ArrayList類通過List接口實(shí)現(xiàn),是Java中引申出的一種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu),需要的朋友可以參考下

System.Collections.ArrayList類是一個(gè)特殊的數(shù)組。通過添加和刪除元素，就可以動(dòng)態(tài)改變數(shù)組的長度。

一．優(yōu)點(diǎn)
1. 支持自動(dòng)改變大小的功能
2. 可以靈活的插入元素
3. 可以靈活的刪除元素

二．局限性
跟一般的數(shù)組比起來，速度上差些

三．添加元素
1．publicvirtualintAdd(objectvalue);
將對(duì)象添加到ArrayList的結(jié)尾處

ArrayList aList = new ArrayList();
aList.Add("a");
aList.Add("b");
aList.Add("c");
aList.Add("d");
aList.Add("e");

內(nèi)容為

abcde

2．publicvirtualvoidInsert(intindex,objectvalue);
將元素插入ArrayList的指定索引處

ArrayList aList = new ArrayList();
aList.Add("a");
aList.Add("b");
aList.Add("c");
aList.Add("d");
aList.Add("e");
aList.Insert(0,"aa");

結(jié)果為

aaabcde

3．publicvirtualvoidInsertRange(intindex,ICollectionc);
將集合中的某個(gè)元素插入ArrayList的指定索引處

ArrayList aList = new ArrayList();
aList.Add("a");
aList.Add("b");
aList.Add("c");
aList.Add("d");
aList.Add("e");
ArrayList list2 = newArrayList();
list2.Add("tt");
list2.Add("ttt");
aList.InsertRange(2,list2);

結(jié)果為

abtttttcde

四．刪除
1. publicvirtualvoidRemove(objectobj);
從ArrayList中移除特定對(duì)象的第一個(gè)匹配項(xiàng),注意是第一個(gè)

ArrayList aList = new ArrayList();
aList.Add("a");
aList.Add("b");
aList.Add("c");
aList.Add("d");
aList.Add("e");
aList.Remove("a");

結(jié)果為

bcde

2. publicvirtualvoidRemoveAt(intindex);
移除ArrayList的指定索引處的元素

aList.Add("a");
aList.Add("b");
aList.Add("c");
aList.Add("d");
aList.Add("e");
aList.RemoveAt(0);

結(jié)果為

bcde

3．publicvirtualvoidRemoveRange(intindex,intcount);
從ArrayList中移除一定范圍的元素。Index表示索引，count表示從索引處開始的數(shù)目

aList.Add("a");
aList.Add("b");
aList.Add("c");
aList.Add("d");
aList.Add("e");
aList.RemoveRange(1,3);

結(jié)果為

復(fù)制代碼代碼如下:

4．publicvirtualvoidClear();
從ArrayList中移除所有元素。

五．排序
1. publicvirtualvoidSort();
對(duì)ArrayList或它的一部分中的元素進(jìn)行排序。

ArrayListaList=newArrayList();
aList.Add("e");
aList.Add("a");
aList.Add("b");
aList.Add("c");
aList.Add("d");
DropDownList1.DataSource=aList;//DropDownListDropDownList1;
DropDownList1.DataBind();

結(jié)果為

eabcd

ArrayListaList=newArrayList();
aList.Add("a");
aList.Add("b");
aList.Add("c");
aList.Add("d");
aList.Add("e");
aList.Sort();//排序
DropDownList1.DataSource=aList;//DropDownListDropDownList1;
DropDownList1.DataBind();

結(jié)果為

abcde

2.publicvirtualvoidReverse();
將ArrayList或它的一部分中元素的順序反轉(zhuǎn)。

ArrayListaList=newArrayList();
aList.Add("a");
aList.Add("b");
aList.Add("c");
aList.Add("d");
aList.Add("e");
aList.Reverse();//反轉(zhuǎn)
DropDownList1.DataSource=aList;//DropDownListDropDownList1;
DropDownList1.DataBind();

結(jié)果為

edcba

六．查找
1.publicvirtualintIndexOf(object);
2. publicvirtualintIndexOf(object,int);
3. publicvirtualintIndexOf(object,int,int);
返回ArrayList或它的一部分中某個(gè)值的第一個(gè)匹配項(xiàng)的從零開始的索引。沒找到返回-1。

  ArrayList aList = new ArrayList();
  aList.Add("a");
  aList.Add("b");
  aList.Add("c");
  aList.Add("d");
  aList.Add("e");
  intnIndex=aList.IndexOf(“a”);//1
  nIndex=aList.IndexOf(“p”);//沒找到，-1

4.publicvirtualintLastIndexOf(object);
5.publicvirtualintLastIndexOf(object,int);
6.publicvirtualintLastIndexOf(object,int,int);
返回ArrayList或它的一部分中某個(gè)值的最后一個(gè)匹配項(xiàng)的從零開始的索引。

  ArrayList aList = new ArrayList();
  aList.Add("a");
  aList.Add("b");
  aList.Add("a");//同0
  aList.Add("d");
  aList.Add("e");
  intnIndex=aList.LastIndexOf("a");//值為2而不是0

7. publicvirtualboolContains(objectitem);
確定某個(gè)元素是否在ArrayList中。包含返回true,否則返回false

七．其他
1．publicvirtualintCapacity{get;set;}
獲取或設(shè)置ArrayList可包含的元素?cái)?shù)。
2．publicvirtualintCount{get;}
獲取ArrayList中實(shí)際包含的元素?cái)?shù)。
Capacity是ArrayList可以存儲(chǔ)的元素?cái)?shù)。Count是ArrayList中實(shí)際包含的元素?cái)?shù)。Capacity總是大于或等于Count。如果在添加元素時(shí)，Count超過Capacity，則該列表的容量會(huì)通過自動(dòng)重新分配內(nèi)部數(shù)組加倍。
如果Capacity的值顯式設(shè)置，則內(nèi)部數(shù)組也需要重新分配以容納指定的容量。如果Capacity被顯式設(shè)置為0，則公共語言運(yùn)行庫將其設(shè)置為默認(rèn)容量。默認(rèn)容量為16。
在調(diào)用Clear后，Count為0，而此時(shí)Capacity切是默認(rèn)容量16，而不是0
3．publicvirtualvoidTrimToSize();
將容量設(shè)置為ArrayList中元素的實(shí)際數(shù)量。
如果不向列表中添加新元素，則此方法可用于最小化列表的內(nèi)存系統(tǒng)開銷。
若要完全清除列表中的所有元素，請(qǐng)?jiān)谡{(diào)用TrimToSize之前調(diào)用Clear方法。截去空ArrayList會(huì)將ArrayList的容量設(shè)置為默認(rèn)容量，而不是零。

ArrayList aList = new ArrayList();
aList.Add("a");
aList.Add("b");
aList.Add("c");
aList.Add("d");
aList.Add("e");//Count=5,Capacity=16,
aList.TrimToSize();//Count=Capacity=5;

八.源碼分析
List 接口的一個(gè)實(shí)現(xiàn)類，內(nèi)部是用一個(gè)數(shù)組存儲(chǔ)元素值，相當(dāng)于一個(gè)可變大小的數(shù)組。

1.簽名

public class ArrayList<E>
extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable

可以看到ArrayList繼承了AbstractList抽象類，它實(shí)現(xiàn)了List接口的大多數(shù)方法。如果要實(shí)現(xiàn)一個(gè)不可變的List，只要繼承這個(gè)類并且實(shí)現(xiàn)get(int)和size方法。如果要實(shí)現(xiàn)可變的List，需要覆蓋set(int, E)。另外，如果List的大小是可變的，還要覆蓋add(int, E)和remove()方法。

2.構(gòu)造器
ArrayList提供了三個(gè)構(gòu)造器：

ArrayList()
ArrayList(Collection<? extends E> c)
ArrayList(int initialCapacity)

Collection接口約定，每個(gè)集合類應(yīng)該提供兩個(gè)”標(biāo)準(zhǔn)”構(gòu)造器，一個(gè)是無參數(shù)的構(gòu)造器（上面第一個(gè)），另外一個(gè)是擁有單個(gè)參數(shù)（類型為Collettion）的構(gòu)造器（上面第二個(gè)）。ArrayList還提供了第三個(gè)構(gòu)造器，其接受一個(gè)int值，用于設(shè)置ArrayLi的初始大小（默認(rèn)大小為10）。

3.相關(guān)方法

trimToSize
public void trimToSize() {
    modCount++;
    int oldCapacity = elementData.length;
    if (size < oldCapacity) {
      elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
    }
  }

用于把ArrayList的容量縮減到當(dāng)前實(shí)際大小，減少存儲(chǔ)容量。其中的變量modCount由AbstracList繼承而來，記錄List發(fā)生結(jié)構(gòu)化修改（structurally modified）的次數(shù)。elementData中實(shí)際存儲(chǔ)了ArrayList的元素，在ArrayList中聲明為：private transient Object[] elementData;變量size是ArrayList的元素?cái)?shù)量，當(dāng)size < oldCapacity時(shí)，調(diào)用Arrays.copyOf方法實(shí)現(xiàn)縮減。

4.indexOf 和 lasIndexOf

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;
  }

這兩個(gè)方法返回指定元素的下標(biāo)，要區(qū)分參數(shù)是否為null。lastIndexOf和indexOf類似，只不過是從后往前搜索。

5.ensureCapacity

public void ensureCapacity(int minCapacity) {
    if (minCapacity > 0)
      ensureCapacityInternal(minCapacity);
  }
private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    modCount++;
    // overflow-conscious code
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
      grow(minCapacity);
  }
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);
  }

這個(gè)方法可以確保ArrayList的大小

6.add 和 addAll

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++;
  }

add(int index, E element)向指定位置添加元素，首先調(diào)用rangeCheckForAdd檢查index是否有效，如果index > size || index < 0將拋出異常。然后確保容量加1，調(diào)用System.arraycopy把從index開始的元素往后移動(dòng)一個(gè)位置。最后把index處的值設(shè)置為添加的元素。還有一個(gè)重載的add(E e)方法是直接把元素添加到末尾。
addAll(Collection<? extends E> c)和addAll(int index, Collection<? extends E> c)則分別是向末尾和指定位置添加Collection中的所有元素。

7.remove 和 removeAll

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;
  }

remove(Object o)方法刪除指定的元素。首先是查找元素位置，然后調(diào)用fastRemove(index)刪除，其代碼如下：

private void fastRemove(int index) {
    modCount++;
    int numMoved = size - index - 1;
    if (numMoved > 0)
      //把index+1往后的元素都往前移動(dòng)一個(gè)位置
      System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
               numMoved);
    elementData[--size] = null; // Let gc do its work
  }

重載的remove(int index)方法用于刪除指定位置的元素。removeRange(int fromIndex, int toIndex)用于刪除指定位置之間的所有元素。
removeAll(Collection<?> c)和retainAll(Collection<?> c)代碼如下：

public boolean removeAll(Collection<?> c) {
    Objects.requireNonNull(c);
    return batchRemove(c, false);
  }
public boolean retainAll(Collection<?> c) {
    Objects.requireNonNull(c);
    return batchRemove(c, true);
  }

它們都是通過調(diào)用batchRemove方法實(shí)現(xiàn)的，其代碼如下：

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;
  }

這個(gè)方法有兩個(gè)參數(shù)，第一個(gè)是操作的Collection，第二個(gè)是一個(gè)布爾值，通過設(shè)置為true或false來選擇是removeAll還是retainAll。try里面的語句是把留下來的放在0到w之間，然后在finally中第二個(gè)if處理w之后的空間，第一個(gè)是在c.contains()拋出異常時(shí)執(zhí)行。

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