arraylist 后往前遍历_Java集合框架之ArrayList

ArrayList介绍

ArrayList是一个数组列表。与Java数组相比，ArrayList相当于一个动态数组。它继承于AbstractList，实现了List, RandomAccess, Cloneable, Serializable接口。

ArrayList中的成员变量

默认数组容量

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

用于空实例的共享空数组实例

private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

共享的空数组实例，用于默认大小的空实例

private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

元素数据

transient Object[] elementData;

ArrayList元素数量

private int size;

ArrayList中的构造方法

ArrayList中共有3个构造方法

空参数构造方法

使用空参数构造方法可创建一个Object类型的数组

源码如下：

private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};
transient Object[] elementData;public ArrayList() {this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}

int类型为参数可指定数组容量的构造方法

使用int类型为参数的构造方法可以实例化一个指定长度的Object类型的数组

源码如下：

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);}
}

Collection类型为参数的构造方法

使用Coolection类型为参数的构造方法可以将一个Collection类型的对象转换为ArrayList，比如：new ArrayList<>(new HashSet<>());

源码如下：

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;}
}

ArrayList的扩容机制

说到扩容机制就得先看看ArrayList中添加元素的方法。ArrayList中共有两个添加元素的方法。

在末尾追加元素的添加方法

源码如下：

public boolean add(E e) {ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!elementData[size++] = e;return true;
}

可指定元素索引位置的添加方法

源码如下：

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++;
}

当添加元素时，add()方法会检查是否需要扩容，如果需要扩容则调用grow()方法进行扩容。

检查是否需要扩容的大致思路如下：

调用calculateCapacity()方法判断目标对象是否为空列表(DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)，如果是空列表则返回默认表长度与size+1的最大值。如果不是空列表则返回size+1，然后调用ensureExplicitCapacity()方法，比较calculateCapacity()方法的返回值与ArrayList的元素个数，如果返回值大于ArrayList的表长时对ArrayList进行扩容。

源码如下：

private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);}return minCapacity;
}private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {modCount++;if (minCapacity - elementData.length > 0)grow(minCapacity);
}

ArrayList扩容大致思路如下：

将原容量值赋值给临时变量oldCapacity
新的容量值(newCapacity)设置为原来的容量加原来容量的一半
比较newCapacity与size+1，如果newCapacity<size+1则将size+1赋值给newCapacity
比较newCapacity与MAX_ARRAY_SIZE的值，如果newCapacity>MAXARRAY_SIZE，调用hugeCapacity，比较size+1与MAX_ARRAY_SIZE，如果size+1>MAX_ARRAY_SIZE则返回Integer.MAX_VALUE否则返回MAX_ARRAY_SIZE
调用Arrays.copyOf()方法将原数组复制到扩容后的数组(ArrayList底层为Object数组)

源码如下：

private void grow(int minCapacity) {// overflow-conscious codeint 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);
}private static int hugeCapacity(int minCapacity) {if (minCapacity < 0) // overflowthrow new OutOfMemoryError();return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?Integer.MAX_VALUE :MAX_ARRAY_SIZE;
}

ArrayList的常用方法

add()：添加元素
remove()：异常元素
size()：返回列表中的元素个数
isEmpty()：判断列表是否为空
contains()：判断列表中是否包含某元素
indexOf()：返回元素的索引位置
lastIndexOf()：返回元素最后一次出现的索引位置
toArray()：将列表转换为Object数组
get()：获取某一索引对应则元素
set()：设置元素
clear()：将列表清空
subList()：获取子列表
addAll()：将Collection中的元素全部添加至列表

ArrayList在遍历中删除元素

使用for遍历删除，例如：

public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("ArrayList");list.add("LinkedList");list.add("Vector");list.add("CopyOnWriteArrayList");for (String str : list) {if (str.equals("ArrayList")) {list.remove(str);}}System.out.println(Arrays.toString(list.toArray()));
}

当使用此方式进行遍历删除时抛出异常，运行结果如下：

根据反编译结果可知，foreach循环在实际执行时其实使用的时Iterator，使用的核心方法时hasNext()和next()。反编译结果(使用XJad进行反编译)如图：

由ArrayList的Iterator实现可知，next()方法执行时会先调用checkForComodification()比较modCount与expectedModCount这两个变量的值，当这两个变量的值不相等时抛出ConcurrentModificationException。

在上面的示例中，开始遍历时modCount和expectedModCount的值都是4，当执行remove()方法后，第二次获取元素时modCount变为5，此时modCount与ExpectedModCount不相等，抛出异常。

next()方法源代码如下：

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];
}

fastRemove()方法源代码如下：

private void fastRemove(int index) {modCount++;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
}

List中边遍历边删除的三种方式

使用Iterator的remove()方法
for循环正序遍历
for循环倒序遍历

使用Iterator的remove()方法的实现如下：

public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("ArrayList");list.add("LinkedList");list.add("Vector");list.add("CopyOnWriteArrayList");Iterator<String> iterator = list.iterator();while (iterator.hasNext()) {String str = iterator.next();if (str.equals("ArrayList")){iterator.remove();}}System.out.println(Arrays.toString(list.toArray()));
}

输出结果为：

为什么Iterator的remove()方法可以成功呢，是因为Iterator的remove()方法执行时将modCount的值赋值给了expectedModCount使得modCount与expectedModCount的值相等

源代码如下：

public void remove() {if (lastRet < 0)throw new IllegalStateException();checkForComodification();try {ArrayList.this.remove(lastRet);cursor = lastRet;lastRet = -1;expectedModCount = modCount;} catch (IndexOutOfBoundsException ex) {throw new ConcurrentModificationException();}
}

2. for循环正序遍历

实现代码如下：

public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("ArrayList");list.add("LinkedList");list.add("Vector");list.add("CopyOnWriteArrayList");for (int i = 0; i < list.size(); i++) {String str = list.get(i);if(str.equals("ArrayList")){list.remove(str);i--;}}System.out.println(Arrays.toString(list.toArray()));
}

3. for循环倒序遍历

代码实现如下：

public static void main(String[] args) {List<String> list = new ArrayList<>();list.add("ArrayList");list.add("LinkedList");list.add("Vector");list.add("CopyOnWriteArrayList");for (int i = list.size() - 1; i >= 0; i--) {String str = list.get(i);if(str.equals("ArrayList")){list.remove(str);}}System.out.println(Arrays.toString(list.toArray()));
}

三种方式中，个人推荐使用Iterator。

Java8中的Stream()流操作

stream()：为集合创建串行流
parallelStream()：为集合创建并行流
filter()：筛选
map()：将对应的元素按照给定的方法进行转换
sorted()：排序
limit()：限制返回个数
reduce()：聚合
anyMatch()：Stream 中任意一个元素符合传入的 predicate，返回 true
allMatch()：Stream 中全部元素符合传入的 predicate，返回 true
noneMatch()：Stream 中没有一个元素符合传入的 predicate，返回 true

ArrayList的使用场景

ArrayList是一个动态数组，也是我们最常用的集合。由于ArrayList底层使用数组实现，所以具有查询快的特点，并且ArrayList实现了RandmoAccess接口，所以ArrayList适用于查多写少的场景。同时ArrayList是线程不安全的，不建议在多线程环境中使用。