Java集合框架02：ArrayList（上）

ArrayList實踐

問題：我們現在有4只小狗，我們如何存儲它的信息，獲取總數，並能夠逐條打印狗狗信息！

分析：通過List 接口的實現類ArrayList 實現該需求

元素個數不確定
要求獲得元素的實際個數
按照存儲順序獲取並打印元素信息

問題聯想：

刪除第一個狗狗：remove(index)
刪除指定位置的狗狗：remove（object）
判斷集合中是否包含指定狗狗： contains（object）

分析：使用List接口提供的remove()、contains()方法

package com.arraylist;

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

class Dog{
    private String name;

    public Dog(String name) {
        this.name = name;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public void setName(String name) {
        this.name = name;
    }
}

public class Demo01 {
    public static void main(String[] args) {
        //創建ArrayList對象，並存儲
        List dogs = new ArrayList();
        dogs.add(new Dog("狗1"));
        dogs.add(new Dog("狗2"));
        dogs.add(new Dog("狗3"));
        dogs.add(2,new Dog("狗4"));  //添加到指定位置
        Dog dog5 = new Dog("狗5");
        dogs.add(dog5);
        //.size(): ArrayList大小
        System.out.println(dogs.size());
        //刪除前
        for (int i = 0; i < dogs.size(); i++) {
            Dog dog = (Dog) dogs.get(i);
            System.out.println(dog.getName());
        }
        System.out.println("===========================");
        //刪除第一個狗狗
        dogs.remove(0);
        //刪除指定位置的狗狗：
        dogs.remove(dogs.get(2));
        //判斷集合中是否包含指定狗狗：
        System.out.println(dogs.contains(dog5));
        //.get(i): 逐個獲取元素
        for (int i = 0; i < dogs.size(); i++) {
            Dog dog = (Dog) dogs.get(i);
            System.out.println(dog.getName());
        }

    }
}

【常用方法】

ArrayList源碼分析

1、ArrayList概述

ArrayList是可以動態增長和縮減的索引序列，它是基於數組實現的List類。
該類封裝了一個動態再分配的Object[]數組，每一個類對象都有一個capacity【容量】屬性，表示它們所封裝的Object[]數組的長度，當向ArrayList中添加元素時，該屬性值會自動增加。如果想 ArrayList中添加大量元素，可使用ensureCapacity方法一次性增加capacity，可以減少增加重分配的次數提高性能。
ArrayList的用法和Vector向類似，但是Vector是一個較老的集合，具有很多缺點，不建議使用。

另外，ArrayList和Vector的區別是：ArrayList是線程不安全的，當多條線程訪問同一個ArrayList集合時，程序需要手動保證該集合的同步性，而Vector則是線程安全的。

ArrayList和Collection的關係：

2、ArrayList的數據結構

分析一個類的時候，數據結構往往是它的靈魂所在，理解底層的數據結構其實就理解了該類的實現思路，具體的實現細節再具體分析。

ArrayList的數據結構是：

說明：底層的數據結構就是數組，數組元素類型爲Object類型，即可以存放所有類型數據。我們對 ArrayList類的實例的所有的操作底層都是基於數組的。

3、ArrayList源碼分析

1、繼承結構和層級關係

IDEA快捷鍵：Ctrl+H

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

我們看一下ArrayList的繼承結構：

ArrayList extends AbstractList

AbstractList extends AbstractCollection

所有類都繼承Object 所以ArrayList的繼承結構就是上圖這樣。

【分析】

1.爲什麼要先繼承AbstractList，而讓AbstractList先實現List？而不是讓ArrayList直接實現List？

這裏是有一個思想，接口中全都是抽象的方法，而抽象類中可以有抽象方法，還可以有具體的實現方法，正是利用了這一點，讓AbstractList是實現接口中一些通用的方法，而具體的類，如ArrayList就繼承這個AbstractList類，拿到一些通用的方法，然後自己在實現一些自己特有的方法，這樣一來，讓代碼更簡潔，就繼承結構最底層的類中通用的方法都抽取出來，先一起實現了，減少重複代碼。所以一般看到一個類上面還有一個抽象類，應該就是這個作用。

ArrayList實現了哪些接口？

List接口：我們會出現這樣一個疑問，在查看了ArrayList的父類 AbstractList也實現了List接口，那爲什麼子類ArrayList還是去實現一遍呢？

這是想不通的地方，所以我就去查資料，有的人說是爲了查看代碼方便，使觀看者一目瞭然，說法不一，但每一個讓我感覺合理的，但是在stackOverFlow中找到了答案，這裏其實很有趣。

開發這個collection 的作者Josh說：

這其實是一個mistake[失誤]，因爲他寫這代碼的時候覺得這個會有用處，但是其實並沒什麼用，但因爲沒什麼影響，就一直留到了現在。

RandomAccess接口：這個是一個標記性接口，通過查看api文檔，它的作用就是用來快速隨機存取，有關效率的問題，在實現了該接口的話，那麼使用普通的for循環來遍歷，性能更高，例如ArrayList。而沒有實現該接口的話，使用Iterator來迭代，這樣性能更高，例如linkedList。所以這個標記性只是爲了讓我們知道我們用什麼樣的方式去獲取數據性能更好。

Cloneable接口：實現了該接口，就可以使用Object.Clone()方法了。

Serializable接口：實現該序列化接口，表明該類可以被序列化，什麼是序列化？簡單的說，就是能夠從類變成字節流傳輸，然後還能從字節流變成原來的類。

2、類中的屬性

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
// 版本號
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
// 缺省容量
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
// 空對象數組
private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};
// 缺省空對象數組
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
// 元素數組
transient Object[] elementData;
// 實際元素大小，默認爲0
private int size;
// 最大數組容量
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
}

3、構造方法

通過IDEA查看源碼，看到ArrayList有三個構造方法：

\1. 無參構造方法

/*
Constructs an empty list with an initial capacity of ten.
這裏就說明了默認會給10的大小，所以說一開始arrayList的容量是10.
*/
//ArrayList中儲存數據的其實就是一個數組，這個數組就是elementData.
public ArrayList() {
super(); //調用父類中的無參構造方法，父類中的是個空的構造方法
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
//EMPTY_ELEMENTDATA：是個空的Object[]， 將elementData初始化，elementData
也是個Object[]類型。空的Object[]會給默認大小10，等會會解釋什麼時候賦值的。
}

\1. 有參構造方法 1

/*
Constructs an empty list with the specified initial capacity.
構造具有指定初始容量的空列表。
@param initialCapacity the initial capacity of the list
初始容量列表的初始容量
@throws IllegalArgumentException if the specified initial capacity is
negative
如果指定的初始容量爲負，則爲IllegalArgumentException
*/
public ArrayList(int initialCapacity) {
if (initialCapacity > 0) {
////將自定義的容量大小當成初始化 initialCapacity 的大小
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA; //等同於無參構造方法
} else {
////判斷如果自定義大小的容量小於0，則報下面這個非法數據異常
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}

\1. 有參構造方法 2

/*
Constructs a list containing the elements of the specified collection,
in the order they are returned by the collection's iterator.
按照集合迭代器返回元素的順序構造包含指定集合的元素的列表。
@param c the collection whose elements are to be placed into this list
@throws NullPointerException if the specified collection is null
*/
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray(); //轉換爲數組
//每個集合的toarray()的實現方法不一樣，所以需要判斷一下，如果不是Object[].class類
型，那麼久需要使用ArrayList中的方法去改造一下。
if ((size = elementData.length) != 0) {
// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
} else {
    // replace with empty array.
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
}
}

這個構造方法不常用，舉個例子就能明白什麼意思

舉個例子： Strudent exends Person ， ArrayList、 Person這裏就是泛型，我還有一個Collection、由於這個Student繼承了Person，那麼根據這個構造方法，我就可以把這個Collection轉換爲ArrayList ，這就是這個構造方法的作用。

【總結】ArrayList的構造方法就做一件事情，就是初始化一下儲存數據的容器，其實本質上就是一個數組，在其中就叫elementData。

Java集合框架02：ArrayList（上）

ArrayList實踐

ArrayList源碼分析

1、ArrayList概述

2、ArrayList的數據結構

3、ArrayList源碼分析

1、繼承結構和層級關係

2、類中的屬性

3、構造方法

Java集合框架06：迭代器、泛型、Collections工具類

Java常用類01：object類

Java集合框架05：HashMap

Java集合框架04：Vevtor和Stack

Java集合框架02：ArrayList（下）

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