开篇前言--ArrayList中的基本方法

前面的博文中，小编主要简单介绍java集合的总体架构，在接下来的博文中，小编将详细介绍里面的各个类，通过demo、对比，来对java集合类进行更加深入的理解和认识，希望可以帮助有有需要的小伙伴们`(*∩_∩*)′，不足之处，还请小伙伴们多多指教哦`(*∩_∩*)′。今天这篇博文，小编主要介绍List接口中的ArrayList集合，ArrayList即数组列表，so，她肯定和数组有一定的关系，我们知道List集合的特征有两个，一个是有序；第二个List里面的集合可以重复，既然ArrayList实现了List接口，那么毫无疑问，她肯定也存在这两个特征，我们来看一个简单的demo。新建一个class，命名为ArrayListTest，编写相关代码，如下所示：

package j2se.demo;import java.util.ArrayList;public class ArrayListTest {public static void main(String[] args) {ArrayList arrayList = new ArrayList();arrayList.add("hello");arrayList.add("world");arrayList.add("java");String s1=(String) arrayList.get(0);String s2=(String)arrayList.get(1);String s3=(String)arrayList.get(2);System.out.println(s1);System.out.println(s2);System.out.println(s3);}}

运行效果如下所示：

以上是ArrayList的基本用法，接着，我们来修改代码，ArrayList可以添加重复的元素，我们来看下面的代码部分：

package j2se.demo;import java.util.ArrayList;public class ArrayListTest {public static void main(String[] args) {ArrayList arrayList = new ArrayList();arrayList.add("hello");arrayList.add("world");arrayList.add("java");arrayList.add("java");String s1=(String) arrayList.get(0);String s2=(String)arrayList.get(1);String s3=(String)arrayList.get(2);String s4=(String)arrayList.get(3);System.out.println(s1);System.out.println(s2);System.out.println(s3);System.out.println(s4);}}

运行效果如下所示：

通过运行结果我们知道，说明第二个“java”已经添加进去了，我们发现，ArrayList是通过add进行添加的操作，通过get方法取出来；我们接着来看，size这个方法，返回列表中元素的个数；可是呢，取数据的时候一个一个取，非常的麻烦，所以，我们可以写一个循环，如下所示：

package j2se.demo;import java.util.ArrayList;public class ArrayListTest {public static void main(String[] args) {ArrayList arrayList = new ArrayList();arrayList.add("hello");arrayList.add("world");arrayList.add("java");arrayList.add("java");String s1=(String) arrayList.get(0);String s2=(String)arrayList.get(1);String s3=(String)arrayList.get(2);String s4=(String)arrayList.get(3);System.out.println(s1);System.out.println(s2);System.out.println(s3);System.out.println(s4);System.out.println("----------");for(int i = 0 ;i<arrayList.size();i++){System.out.println(arrayList.get(i));}}}

运行效果如下所示：

size方法，用于获取集合中元素的个数，接着我们来看Clear（）方法，编写相关代码，如下所示：

package j2se.demo;import java.util.ArrayList;public class ArrayListTest {public static void main(String[] args) {ArrayList arrayList = new ArrayList();arrayList.add("hello");arrayList.add("world");arrayList.add("java");arrayList.add("java");String s1=(String) arrayList.get(0);String s2=(String)arrayList.get(1);String s3=(String)arrayList.get(2);String s4=(String)arrayList.get(3);System.out.println(s1);System.out.println(s2);System.out.println(s3);System.out.println(s4);System.out.println("----------");for(int i = 0 ;i<arrayList.size();i++){System.out.println(arrayList.get(i));}arrayList.clear();System.out.println(arrayList.size());}}

运行效果如下所示：

接着，我们来看一下isEmpty这个方法，这个方法是用来判断集合中是否有内容的一个方法，编写相关代码，如下所示：

package j2se.demo;import java.util.ArrayList;public class ArrayListTest {public static void main(String[] args) {ArrayList arrayList = new ArrayList();arrayList.add("hello");arrayList.add("world");arrayList.add("java");arrayList.add("java");String s1=(String) arrayList.get(0);String s2=(String)arrayList.get(1);String s3=(String)arrayList.get(2);String s4=(String)arrayList.get(3);System.out.println(s1);System.out.println(s2);System.out.println(s3);System.out.println(s4);System.out.println("----------");for(int i = 0 ;i<arrayList.size();i++){System.out.println(arrayList.get(i));}arrayList.clear();System.out.println(arrayList.isEmpty());}}

运行效果如下所示：

接着看，如何删除一个元素呢，remove，删除一个根据元素，我们可以根据索引删除，还可以根据具体的对象进行删除，编写相关代码，如下所示：

package j2se.demo;import java.util.ArrayList;public class ArrayListTest {public static void main(String[] args) {ArrayList arrayList = new ArrayList();arrayList.add("hello");arrayList.add("world");arrayList.add("java");arrayList.add("java");String s1=(String) arrayList.get(0);String s2=(String)arrayList.get(1);String s3=(String)arrayList.get(2);String s4=(String)arrayList.get(3);System.out.println(s1);System.out.println(s2);System.out.println(s3);System.out.println(s4);System.out.println("----------");for(int i = 0 ;i<arrayList.size();i++){System.out.println(arrayList.get(i));}//        arrayList.clear();
//      System.out.println(arrayList.isEmpty());arrayList.remove(0);System.out.println("----------");for(int i = 0 ;i<arrayList.size();i++){System.out.println(arrayList.get(i));}}}

运行，如下所示：

除此之外，我们还可以根据索引进行删除，编写相关代码，如下所示：

package j2se.demo;import java.util.ArrayList;public class ArrayListTest {public static void main(String[] args) {ArrayList arrayList = new ArrayList();arrayList.add("hello");arrayList.add("world");arrayList.add("java");arrayList.add("java");String s1=(String) arrayList.get(0);String s2=(String)arrayList.get(1);String s3=(String)arrayList.get(2);String s4=(String)arrayList.get(3);System.out.println(s1);System.out.println(s2);System.out.println(s3);System.out.println(s4);System.out.println("----------");for(int i = 0 ;i<arrayList.size();i++){System.out.println(arrayList.get(i));}//       arrayList.clear();
//      System.out.println(arrayList.isEmpty());arrayList.remove(0);arrayList.remove("java");System.out.println("----------");for(int i = 0 ;i<arrayList.size();i++){System.out.println(arrayList.get(i));}}}

效果如下所示：

接着，我们添加两个元素，打印，indexOf某个对象的索引在哪个位置上，代码如下所示：

package j2se.demo;import java.util.ArrayList;public class ArrayListTest {public static void main(String[] args) {ArrayList arrayList = new ArrayList();arrayList.add("hello");arrayList.add("world");arrayList.add("java");arrayList.add("java");String s1=(String) arrayList.get(0);String s2=(String)arrayList.get(1);String s3=(String)arrayList.get(2);String s4=(String)arrayList.get(3);System.out.println(s1);System.out.println(s2);System.out.println(s3);System.out.println(s4);System.out.println("----------");for(int i = 0 ;i<arrayList.size();i++){System.out.println(arrayList.get(i));}//      arrayList.clear();
//      System.out.println(arrayList.isEmpty());arrayList.remove(0);arrayList.remove("java");System.out.println("----------");for(int i = 0 ;i<arrayList.size();i++){System.out.println(arrayList.get(i));}System.out.println("----------");arrayList.add("aaa");arrayList.add("bbb");System.out.println(arrayList.indexOf("aaa"));}}

运行，效果如下所示：

接着，我们新建一个类ArrayListTest1，编写相关代码：

package j2se.demo;import java.util.ArrayList;public class ArrayListTest1 {public static void main(String[] args) {ArrayList list = new ArrayList();list.add("hello");list.add(new Integer(2));String str=(String)list.get(0);Integer in = (Integer)list.get(1);System.out.println(str);System.out.println(in);}}

运行效果如下所示：

ArrayList本身接收的是对象，取出来的时候我们需要把他转换成我们放进去的相应的类型。再来新建一个类ArrayListTest2，如何把集合转成数组呢？编写代码，如下所示：

package j2se.demo;import java.util.ArrayList;public class ArrayListTest2 {public static void main(String[] args) {ArrayList list = new ArrayList();list.add(new Integer(1));list.add(new Integer(2));list.add(new Integer(3));list.add(new Integer(4));list.add(new Integer(5));       list.add(new Integer(6));/*** 不能将Object[]转换成Integer[]*/Object[] in = list.toArray();for(int i = 0 ;i<in.length;i++){System.out.println(((Integer)in[i]).intValue());}}}

运行如下所示：

ArrayList底层部分源码实现

前面介绍的都是ArrayList的基本方法，小伙伴们可以查询API文档，接着，我们来看ArrayList她自己本身是如何实现的，首先：

a、对于任何一个集合来说，集合中存放的是对象的引用，而不是对象本身。
b、ArrayList底层采用数组实现，当使用不带参数的构成方法生成ArrayList对象的时候，实际上会在底层生成一个长度为10的Object类型数组。简单来说ArrayList内部实现是数组。
c、如果增加的元素个数超过了10个，那么ArrayList底层会新生成一个数组，长度为原来数组的1.5倍，然后将原数组的内容复制到新数组中，并且后续增加的内容都会放到新数组当中，当新数组无法容纳增加的元素时，重复该过程。集合中不能放入原生数据类型，只能放置对象的引用，我们需要使用原生数据类型的包装类才能加入到集合当中。我们来看看ArrayList底层的部分源码：

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;//设置arrayList默认容量private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;//空数组，当调用无参数构造函数的时候默认给个空数组private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};//这才是真正保存数据的数组private transient Object[] elementData;//arrayList的实际元素数量private int size;//构造方法传入默认的capacity 设置默认数组大小public ArrayList(int initialCapacity) {super();if (initialCapacity < 0)throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+initialCapacity);this.elementData = new Object[initialCapacity];}//无参数构造方法默认为空数组public ArrayList() {super();this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;}//构造方法传入一个Collection， 则将Collection里面的值copy到arrayListpublic ArrayList(Collection<? extends E> c) {elementData = c.toArray();size = elementData.length;// c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)if (elementData.getClass() != Object[].class)elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);}//下面主要看看ArrayList 是如何将数组进行动态扩充实现add 和 removepublic boolean add(E e) {ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!elementData[size++] = e;return true;}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++;}private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {if (elementData == EMPTY_ELEMENTDATA) {minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);}ensureExplicitCapacity(minCapacity);}private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {modCount++;//超出了数组可容纳的长度，需要进行动态扩展if (minCapacity - elementData.length > 0)grow(minCapacity);}//这才是动态扩展的精髓，看到这个方法，ArrayList瞬间被打回原形private void grow(int minCapacity) {int oldCapacity = elementData.length;//设置新数组的容量扩展为原来数组的1.5倍int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//再判断一下新数组的容量够不够，够了就直接使用这个长度创建新数组， //不够就将数组长度设置为需要的长度if (newCapacity - minCapacity < 0)newCapacity = minCapacity;//判断有没超过最大限制if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);//将原来数组的值copy新数组中去， ArrayList的引用指向新数组//这儿会新创建数组，如果数据量很大，重复的创建的数组，那么还是会影响效率，//因此鼓励在合适的时候通过构造方法指定默认的capaticy大小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;}}

so，小伙伴们发现了没有，ArrayList 她骨子里面的本质就是数组， ArrayList就是对数组进行动态的扩展，其add, get , remove 等等操作就是对数组的操作。 ArrayList的一些特性都来源于数组：有序、元素可重复、插入慢、 索引快 等等一系列神马所谓的属性， 有没有一种被欺骗了的赶脚`(*∩_∩*)′。

ArrayList中的遍历

我们来看一下ArrayList中的遍历，ArrayList支持三种遍历方式。

第一种：通过迭代器遍历，即通过Iterator去遍历

Integer value = null;
Iterator iter = list.iterator();
while (iter.hasNext()) {value = (Integer)iter.next();
}

第二种：随机访问，通过索引值去遍历，因为ArrayList实现了RandomAccess接口，so，她支持通过索引值去随机访问元素：

Integer value = null;
int size = list.size();
for (int i=0; i<size; i++) {value = (Integer)list.get(i);
}

第三种：for循环遍历，如下所示：

Integer value = null;
for (Integer integ:list) {value = integ;
}

接着，我们通过一个demo比较一下这三种遍历方式：

package j2se.demo;
import java.util.*;
import java.util.concurrent.*;/** @desc ArrayList遍历方式和效率的测试程序。** @author 丁国华*/
public class ArrayListRandomAccessTest {public static void main(String[] args) {List list = new ArrayList();for (int i=0; i<100000; i++)list.add(i);iteratorThroughRandomAccess(list) ;iteratorThroughIterator(list) ;iteratorThroughFor2(list) ;}private static void isRandomAccessSupported(List list) {if (list instanceof RandomAccess) {System.out.println("RandomAccess implemented!");} else {System.out.println("RandomAccess not implemented!");}}public static void iteratorThroughRandomAccess(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");}public static void iteratorThroughIterator(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");}public static void iteratorThroughFor2(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");}
}

运行效果，如下所示：

由此可见，遍历ArrayList时，使用随机访问(即，通过索引序号访问)效率最高，而使用迭代器的效率最低！

ArrayList的优缺点

接着，我们来看一下ArrayList的优缺点：

从上面的几个过程总结一下ArrayList的优缺点。ArrayList的优点如下：
a、ArrayList底层以数组实现，是一种随机访问模式，再加上它实现了RandomAccess接口，因此查找速度快；
b、ArrayList在顺序添加一个元素的时候非常方便，只是往数组里面添加了一个元素而已；
ArrayList的缺点：
a、删除元素的时候，涉及到一次元素复制，如果要复制的元素很多，那么就会比较耗费性能
b、插入元素的时候，涉及到一次元素复制，如果要复制的元素很多，那么就会比较耗费性能
因此，ArrayList比较适合顺序添加、随机访问的场景。在后面的博文中，小编将介绍LinkedList，等介绍完LinkedList之后，我们把她们两个放在一起进行对比。

     ArrayList线程问题

再说ArrayList线程问题之前，我们需要了解一下，什么是线程安全？什么是线程不安全？线程安全就是多线程访问的时候，采用了加锁机制，当一个线程访问该类的某个数据的时候，进行保护，其他线程不能进行访问直到该线程读取完，其他线程才可以使用，不会出现数据不一致或者数据污染。