Java: ArrayList (动态数组)-优快云博客

本文链接：https://blog.youkuaiyun.com/BYhou666/article/details/94586826

动态数组：基础

在计算机科学中，动态数组/ 可扩展数组/ 可调整数组/ 动态表/ 可变数组/ 数组列表是一种随机存取可变大小列表数据结构，允许添加或删除元素。它提供许多现代主流编程语言的标准库。
ArrayList类
- ArrayList类实现了List接口，由ArrayList类实现的List集合采用数组结构保存对象。
- 数组结构的优点是便于对集合进行快速的随机访问，如果经常需要根据索引位置访问集合中的对象，使用由ArrayList类实现的List集合的效率较好。
- 数组结构的缺点是向指定索引位置插入对象和删除指定索引位置对象的速度较慢，如果经常需要向List集合的指定索引位置插入对象，或者是删除List集合的指定索引位置的对象，使用由ArrayList类实现的List集合的效率则较低，并且插入或删除对象的索引位置越小效率越低，原因是当向指定的索引位置插入对象时，会同时将指定索引位置及之后的所有对象相应的向后移动一位。当删除指定索引位置的对象时，会同时将指定索引位置之后的所有对象相应的向前移动一位。如果在指定的索引位置之后有大量的对象，将严重影响对集合的操作效率。
动态数组克服了静态数组的限制，静态数组具有需要在分配时指定的固定容量。
？？动态数组与动态分配的数组不同
构造器
ArrayList提供了三个构造器：
- public ArrayList();
  默认的构造器，将会以默认（16）的大小来初始化内部的数组
- public ArrayList(Collection实现类对象);
  初始化时，将一个Collection接口的实现类对象填入该ArrayList中。
- public ArrayList(int);
  用指定的大小来初始化内部的数组
用泛型类数组ArrayList类指定存放对象的类型，需要将类型标注在尖括号内。以下语句将声明和构造一个存放Employee类型对象的数组列表：
```
ArrayList<Employee> arrEmp=new ArrayList<Employee>();
```
从Java 7以后，可以省去后面的类型参数：
```
ArrayList<Employee> arrEmp=new ArrayList<>();
```

动态数组：方法

按索引查值
```
arrayList.get(index)
```
增加元素
```
arrayList.Add(object)
```

按索引移除 RemoveAt(index)

arrayList.RemoveAt(5);//将第6个元素移除

按索引移除 remove(index)

arrayList.remove(5);//将第6个元素移除

移除指定元素 remove(element)
```
arrayList.remvoe("A");//将字符`A`移除
```
Q：然而，如何移除指定的整数，而不与“按索引移除”混淆？
按索引改值 set(index, element)
```
arrayList.set(2, "F");
```
查询元素总数
```
int elementTotal = arrayList.size(); 
```
- 必须是.size()，若是.size则会报错size in ArrayList has private access
?? Count属性和Capacity属性
- Count属性是目前ArrayList包含的元素的数量，这个属性是只读的。
- Capacity属性是目前ArrayList能够包含的最大数量，可以手动设置这个属性，但是当设置为小于Count值的时候会引发一个异常。

动态数组：效率

ArrayList是Array的复杂版本
ArrayList内部封装了一个Object类型的数组，从一般的意义来说，它和数组没有本质的差别，甚至于ArrayList的许多方法，如Index、IndexOf、Contains、Sort等都是在内部数组的基础上直接调用Array的对应方法。
内部的Object类型的影响
对于一般的引用类型来说，这部分的影响不是很大，但是对于值类型来说，往ArrayList里面添加和修改元素，都会引起装箱和拆箱的操作，频繁的操作可能会影响一部分效率。
但是恰恰对于大多数人，多数的应用都是使用值类型的数组。
消除这个影响是没有办法的，除非你不用它，否则就要承担一部分的效率损失，不过这部分的损失不会很大。
数组扩容
这是对ArrayList效率影响比较大的一个因素。
每当执行Add、AddRange、Insert、InsertRange等添加元素的方法，都会检查内部数组的容量是否不够了，如果是，它就会以当前容量的两倍来重新构建一个数组，将旧元素Copy到新数组中，然后丢弃旧数组，在这个临界点的扩容操作，应该来说是比较影响效率的。

例1：比如，一个可能有200个元素的数据动态添加到一个以默认16个元素大小创建的ArrayList中，将会经过：
162222 = 256
四次的扩容才会满足最终的要求，那么如果一开始就以：
ArrayList List = new ArrayList( 210 );
的方式创建ArrayList，不仅会减少4次数组创建和Copy的操作，还会减少内存使用。

例2：预计有30个元素而创建了一个ArrayList：
ArrayList List = new ArrayList(30);
在执行过程中，加入了31个元素，那么数组会扩充到60个元素的大小，而这时候不会有新的元素再增加进来，而且有没有调用TrimSize方法，那么就有1次扩容的操作，并且浪费了29个元素大小的空间。如果这时候，用：
ArrayList List = new ArrayList(40);
那么一切都解决了。
所以说，正确的预估可能的元素，并且在适当的时候调用TrimSize方法是提高ArrayList使用效率的重要途径。
频繁的调用IndexOf、Contains等方法（Sort、BinarySearch等方法经过优化，不在此列）引起的效率损失

首先，我们要明确一点，ArrayList是动态数组，它不包括通过Key或者Value快速访问的算法，所以实际上调用IndexOf、Contains等方法是执行的简单的循环来查找元素，所以频繁的调用此类方法并不比你自己写循环并且稍作优化来的快，如果有这方面的要求，建议使用Hashtable或SortedList等键值对的集合。