ArrayList，
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ArrayList，
1、基础
ArrayList简介
ArrayList 是一个数组队列，相当于 动态数组。与Java中的数组相比，它的容量能动态增长。它继承于AbstractList，实现了List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable这些接口。
ArrayList 继承了AbstractList，实现了List。它是一个数组队列，提供了相关的添加、删除、修改、遍历等功能。
ArrayList 实现了RandmoAccess接口，即提供了随机访问功能。RandmoAccess是java中用来被List实现，为List提供快速访问功能的。在ArrayList中，我们即可以通过元素的序号快速获取元素对象；这就是快速随机访问。稍后，我们会比较List的“快速随机访问”和“通过Iterator迭代器访问”的效率。
ArrayList 实现了Cloneable接口，即覆盖了函数clone()，能被克隆。
ArrayList 实现java.io.Serializable接口，这意味着ArrayList支持序列化，能通过序列化去传输。
ArrayList中的操作不是线程安全的！所以，建议在单线程中才使用ArrayList，而在多线程中可以选择Vector或者CopyOnWriteArrayList。
构造方法
// 默认构造函数
ArrayList()
// capacity是ArrayList的默认容量大小。当由于增加数据导致容量不足时，容量会添加上一次容量大小的一半。
ArrayList(int capacity)
// 创建一个包含collection的ArrayList
ArrayList(Collection<? extends E> collection)API
boolean add(E e)
将指定的元素追加到此列表的末尾。
void add(int index, E element)
在此列表中的指定位置插入指定的元素。
boolean addAll(Collection<? extends E> c)
按指定集合的Iterator返回的顺序将指定集合中的所有元素追加到此列表的末尾。
boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)
将指定集合中的所有元素插入到此列表中，从指定的位置开始。
void clear()
从列表中删除所有元素。
Object clone()
返回此 ArrayList实例的浅拷贝。
boolean contains(Object o)
如果此列表包含指定的元素，则返回 true 。
void ensureCapacity(int minCapacity)
如果需要，增加此 ArrayList实例的容量，以确保它可以至少保存最小容量参数指定的元素数。
void forEach(Consumer<? super E> action)
对 Iterable的每个元素执行给定的操作，直到所有元素都被处理或动作引发异常。
E get(int index)
返回此列表中指定位置的元素。
int indexOf(Object o)
返回此列表中指定元素的第一次出现的索引，如果此列表不包含元素，则返回-1。
boolean isEmpty()
如果此列表不包含元素，则返回 true 。
Iterator<E> iterator()
以正确的顺序返回该列表中的元素的迭代器。
int lastIndexOf(Object o)
返回此列表中指定元素的最后一次出现的索引，如果此列表不包含元素，则返回-1。
ListIterator<E> listIterator()
返回列表中的列表迭代器（按适当的顺序）。
ListIterator<E> listIterator(int index)
从列表中的指定位置开始，返回列表中的元素（按正确顺序）的列表迭代器。
E remove(int index)
删除该列表中指定位置的元素。
boolean remove(Object o)
从列表中删除指定元素的第一个出现（如果存在）。
boolean removeAll(Collection<?> c)
从此列表中删除指定集合中包含的所有元素。
boolean removeIf(Predicate<? super E> filter)
删除满足给定谓词的此集合的所有元素。
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex)
从这个列表中删除所有索引在 fromIndex （含）和 toIndex之间的元素。
void replaceAll(UnaryOperator<E> operator)
将该列表的每个元素替换为将该运算符应用于该元素的结果。
boolean retainAll(Collection<?> c)
仅保留此列表中包含在指定集合中的元素。
E set(int index, E element)
用指定的元素替换此列表中指定位置的元素。
int size()
返回此列表中的元素数。
void sort(Comparator<? super E> c)
使用提供的 Comparator对此列表进行排序以比较元素。
Spliterator<E> spliterator()
在此列表中的元素上创建late-binding和故障快速 Spliterator 。
List<E> subList(int fromIndex, int toIndex)
返回此列表中指定的 fromIndex （包括）和 toIndex之间的独占视图。
Object[] toArray()
以正确的顺序（从第一个到最后一个元素）返回一个包含此列表中所有元素的数组。
<T> T[] toArray(T[] a)
以正确的顺序返回一个包含此列表中所有元素的数组（从第一个到最后一个元素）; 返回的数组的运行时类型是指定数组的运行时类型。
void trimToSize()
修改这个 ArrayList实例的容量是列表的当前大小。2、数据结构
java.lang.Object
↳ java.util.AbstractCollection<E>
↳ java.util.AbstractList<E>
↳ java.util.ArrayList<E>
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {}ArrayList包含了两个重要的对象：elementData 和 size。
1 elementData 是”Object[]类型的数组”，它保存了添加到ArrayList中的元素。实际上，elementData是个动态数组，我们能通过构造函数 ArrayList(int initialCapacity)来执行它的初始容量为initialCapacity；如果通过不含参数的构造函数ArrayList()来创建ArrayList，则elementData的容量默认是10。elementData数组的大小会根据ArrayList容量的增长而动态的增长，具体的增长方式，请参考源码分析中的ensureCapacity()函数。
2 size 则是动态数组的实际大小。
3 数组的复制使用Arrays.copyOf,实际调用System.arraycopy进行数组的高效复制
3、源码分析 java 1.8
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
//默认数组容量
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
//实际存储数据的数组
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
//默认构造函数
public ArrayList() {
//private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
//带初始容量的构造
public ArrayList(int initialCapacity) {
if (initialCapacity > 0) {
this.elementData = new Object[initialCapacity];
} else if (initialCapacity == 0) {
this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
} else {
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
}
}
//创建一个包含collection的ArrayList
public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray();
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;
}
}
// 确定ArrarList的容量。
// 若ArrayList的容量不足以容纳当前的全部元素，则扩充容量
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
int minExpand = (elementData != DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)
? 0
: DEFAULT_CAPACITY;
if (minCapacity > minExpand) {
ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
}
//安全扩充数组
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
modCount++;
// overflow-conscious code
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
//对数组进行扩充
private void grow(int minCapacity) {
// overflow-conscious code
int oldCapacity = elementData.length;
//原长度+原长度/2
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
//防止超过Integer最大值
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);
}
//是否包含元素
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) >= 0;
}
//遍历o 如果有，返回下标 没有返回-1
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;
}
//clone进行的是深复制
public Object clone() {
try {
ArrayList<?> v = (ArrayList<?>) super.clone();
v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
v.modCount = 0;
return v;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
// this shouldn't happen, since we are Cloneable
throw new InternalError(e);
}
}
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}
// 获取index位置的元素值
public E get(int index) {
rangeCheck(index);
return elementData(index);
}
//设置index位置的值为element
public E set(int index, E element) {
rangeCheck(index);
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
//追加
public boolean add(E e) {
ensureCapacityInternal(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
//移除
public E remove(int index) {
rangeCheck(index);
modCount++;
E oldValue = elementData(index);
int numMoved = size - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null; // clear to let GC do its work
return oldValue;
}
}源码比较简单,主要是grow(int minCapacity)方法的自动增长。
1.8与1.6相比，new ArrayList时，数组长度为0。当添加一个元素时，才将数组的默认长度设为10.
1.8版本为集合增加了lamda表达式。
3.2 快速迭代失败
public ArrayList:Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
/**
* An optimized version of AbstractList.Itr
*/
private class Itr implements Iterator<E> {
//将modCount赋值给expectedModCount
int expectedModCount = modCount;
public boolean hasNext() {
return cursor != size;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
checkForComodification();
int i = cursor;
if (i >= size)
throw new NoSuchElementException();
Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
if (i >= elementData.length)
throw new ConcurrentModificationException();
cursor = i + 1;
return (E) elementData[lastRet = i];
}
public void remove() {
if (lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
//检查数组是否改变
checkForComodification();
try {
ArrayList.this.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
expectedModCount = modCount;
} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
final void checkForComodification() {
//比较expectedModCount modCount不同 则抛异常
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}ArrayList通过iterator()获取迭代器，Itr是ArrayList的内部类，在调用next()时会调用checkForComodification()。
在new Itr();时，Itr的变量expectedModCount会保存modCount的值。当修改数组时会修改modCount的值。如果调用了包含checkForComodification的方法，都会抛出ConcurrentModificationException异常。
即：调用Iterator iter=iterator()方法后，如果调用ArrayList的方法修改了数组，再次调用Iterator的一些包含checkForComodification的方法，会报ConcurrentModificationException异常。
如果想避免，则可以使用Iterator的实现修改数组。或者使用ArrayList的方法修改数组后，再次调用iterator()方法
4、遍历
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
for (int i = 0; i < 1000000; i++)
list.add(i);
forTraverse(list);
forIteratorTraverse(list);
iteratorTraverse(list);
}
//普通for循环遍历
public static void forTraverse(List list) {
long startTime;
long endTime;
startTime = System.currentTimeMillis();
for (int i=0; i<list.size(); i++) {
list.get(i);
}
endTime = System.currentTimeMillis();
long interval = endTime - startTime;
System.out.println("iteratorThroughRandomAccess：" + interval+" ms");
}
//for循环迭代器
public static void forIteratorTraverse(List list) {
long startTime;
long endTime;
startTime = System.currentTimeMillis();
for(Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext(); ) {
iter.next();
}
endTime = System.currentTimeMillis();
long interval = endTime - startTime;
System.out.println("iteratorThroughIterator：" + interval+" ms");
}
//foreach
public static void iteratorTraverse(List list) {
long startTime;
long endTime;
startTime = System.currentTimeMillis();
for(Object obj:list)
;
endTime = System.currentTimeMillis();
long interval = endTime - startTime;
System.out.println("iteratorThroughFor2：" + interval+" ms");
}每次遍历所用时间不固定，根据电脑不同，用时也不同
但是总的来说 遍历所用时间forTraverse < iteratorTraverse < forIteratorTraverse
5、注意事项
5.1 toArray ClassCastException异常
ArrayList转为数组形式有两个方法
//不带泛型
public Object[] toArray() {
return Arrays.copyOf(elementData, size);
}
//带泛型
public <T> T[] toArray(T[] a) {
if (a.length < size)
// Make a new array of a's runtime type, but my contents:
return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());
System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}当使用toArray()将返回值强转为非Object类型对象时，由于ArrayList内部将元素存储为Object类型，Object对象强转为具体类型如Integer对象，因为Object对象没有Integer的类型信息，所以强转会报ClassCastException
使用 T[] toArray(T[] a)时，会有泛型操作，所以如果使用正确，不会出现ClassCastException
5.2 遍历删除
public static void main(String[] args) {
List list = new ArrayList();
list.add("1");
list.add("1");
list.add("3");
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
if(list.get(i).equals("1"))
list.remove("1");
}
System.out.println(list.toString());
}结果会打印[1, 3]，里面的里面的”1”是第二个”1”.
一开始list为
避免这种错误可以倒序遍历删除。
5.2.2 迭代器遍历删除
迭代器遍历时，用ArrayList的remove会报ConcurrentModificationException。可以使用Iterator提供的remove方法
详见 3.2
参考：
http://www.cnblogs.com/skywang12345/p/3308556.html
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