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Java中ArrayList类的用法与源码完全解析

2019-11-26 14:22:43
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来源:转载
供稿:网友

System.Collections.ArrayList类是一个特殊的数组。通过添加和删除元素,就可以动态改变数组的长度。

一.优点
1. 支持自动改变大小的功能
2. 可以灵活的插入元素
3. 可以灵活的删除元素

二.局限性
跟一般的数组比起来,速度上差些

三.添加元素
1.publicvirtualintAdd(objectvalue);
将对象添加到ArrayList的结尾处

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

内容为

abcde

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

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

结果为

aaabcde

3.publicvirtualvoidInsertRange(intindex,ICollectionc);
将集合中的某个元素插入ArrayList的指定索引处

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);

结果为

abtttttcde

四.删除
1. publicvirtualvoidRemove(objectobj);
从ArrayList中移除特定对象的第一个匹配项,注意是第一个

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

结果为

bcde

2. publicvirtualvoidRemoveAt(intindex);
移除ArrayList的指定索引处的元素

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

结果为

bcde

3.publicvirtualvoidRemoveRange(intindex,intcount);
从ArrayList中移除一定范围的元素。Index表示索引,count表示从索引处开始的数目

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

结果为

复制代码 代码如下:
ae

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

五.排序
1. publicvirtualvoidSort();
对ArrayList或它的一部分中的元素进行排序。

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

结果为

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();

结果为

abcde

2.publicvirtualvoidReverse();
将ArrayList或它的一部分中元素的顺序反转。

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

结果为

edcba

六.查找
1.publicvirtualintIndexOf(object);
2. publicvirtualintIndexOf(object,int);
3. publicvirtualintIndexOf(object,int,int);
    返回ArrayList或它的一部分中某个值的第一个匹配项的从零开始的索引。没找到返回-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”);//没找到,-1

4.publicvirtualintLastIndexOf(object);
5.publicvirtualintLastIndexOf(object,int);
6.publicvirtualintLastIndexOf(object,int,int);
    返回ArrayList或它的一部分中某个值的最后一个匹配项的从零开始的索引。

  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");//值为2而不是0

7. publicvirtualboolContains(objectitem);
    确定某个元素是否在ArrayList中。包含返回true,否则返回false

七.其他
1.publicvirtualintCapacity{get;set;}
获取或设置ArrayList可包含的元素数。
2.publicvirtualintCount{get;}
获取ArrayList中实际包含的元素数。
Capacity是ArrayList可以存储的元素数。Count是ArrayList中实际包含的元素数。Capacity总是大于或等于Count。如果在添加元素时,Count超过Capacity,则该列表的容量会通过自动重新分配内部数组加倍。
如果Capacity的值显式设置,则内部数组也需要重新分配以容纳指定的容量。如果Capacity被显式设置为0,则公共语言运行库将其设置为默认容量。默认容量为16。
在调用Clear后,Count为0,而此时Capacity切是默认容量16,而不是0
3.publicvirtualvoidTrimToSize();
将容量设置为ArrayList中元素的实际数量。
如果不向列表中添加新元素,则此方法可用于最小化列表的内存系统开销。
若要完全清除列表中的所有元素,请在调用TrimToSize之前调用Clear方法。截去空ArrayList会将ArrayList的容量设置为默认容量,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.源码分析
List 接口的一个实现类,内部是用一个数组存储元素值,相当于一个可变大小的数组。

1.签名

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

可以看到ArrayList继承了AbstractList抽象类,它实现了List接口的大多数方法。如果要实现一个不可变的List,只要继承这个类并且实现get(int)和size方法。如果要实现可变的List,需要覆盖set(int, E)。另外,如果List的大小是可变的,还要覆盖add(int, E)和remove()方法。

2.构造器
ArrayList提供了三个构造器:

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

Collection接口约定,每个集合类应该提供两个”标准”构造器,一个是无参数的构造器(上面第一个),另外一个是拥有单个参数(类型为Collettion)的构造器(上面第二个)。ArrayList还提供了第三个构造器,其接受一个int值,用于设置ArrayLi的初始大小(默认大小为10)。

3.相关方法

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

用于把ArrayList的容量缩减到当前实际大小,减少存储容量。其中的变量modCount由AbstracList继承而来,记录List发生结构化修改(structurally modified)的次数。elementData中实际存储了ArrayList的元素,在ArrayList中声明为:private transient Object[] elementData;变量size是ArrayList的元素数量,当size < oldCapacity时,调用Arrays.copyOf方法实现缩减。

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;  }

这两个方法返回指定元素的下标,要区分参数是否为null。lastIndexOf和indexOf类似,只不过是从后往前搜索。

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);  }

这个方法可以确保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,首先调用rangeCheckForAdd检查index是否有效,如果index > size || index < 0将抛出异常。然后确保容量加1,调用System.arraycopy把从index开始的元素往后移动一个位置。最后把index处的值设置为添加的元素。还有一个重载的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)则分别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)方法删除指定的元素。首先是查找元素位置,然后调用fastRemove(index)删除,其代码如下:

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动一个位置      System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,               numMoved);    elementData[--size] = null; // Let gc do its work  }

重载的remove(int index)方法用于删除指定位置的元素。removeRange(int fromIndex, int toIndex)用于删除指定位置之间的所有元素。
removeAll(Collection<?> c)和retainAll(Collection<?> c)代码如下:

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

它们都是通过调用batchRemove方法实现的,其代码如下:

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;  }

这个方法有两个参数,第一个是操作的Collection,第二个是一个布尔值,通过设置为true或false来选择是removeAll还是retainAll。try里面的语句是把留下来的放在0到w之间,然后在finally中第二个if处理w之后的空间,第一个是在c.contains()抛出异常时执行。

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