Java集合框架——ArrayList

List接口下常用的实现类——ArrayList

1、特点

1）底层实现是数组

2）数据可重复

3）可以有多个null

4）存储的是单个值

5）保证插入的数据有序

6）查询、修改效率高；删除、增加效率低

2、常用实现方法

int size();//获取存储数据的个数

boolean isEmpty();//判断集合是否为空

boolean contains(Object o);//判断集合当中是否存在该元素

Iterator<E> iterator();//实例化迭代器对象（遍历）

Object[] toArray();//将集合转化为数组

boolean add(E e);//往集合中添加元素

boolean remove(Object o);//从集合中删除元素（删除指定的元素）

boolean containsAll(Collection<?> c)//判断集合中是否存在传入集合的所有元素

void clear();//对集合所有元素删除

3、ArrayList源码解读

1）继承关系

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>

          implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable

继承AbstractList类，实现了List<E>接口，ArrayList是List接口的一个实现类

 Cloneable 可以克隆、java.io.Serializable 可以进行序列化和反序列化操作

2）基本属性

a.数组的默认初始容量

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

因为ArrayList底层是由一个Object[]数组构成，而这个Object[]数组的默认长度是10，所以ArrayList长度默认容量是10。

b.数组的初始化使用

private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

c.ArrayList的底层数据结构是数组

private transient Object[] elementData;

d.集合中存储元素的个数

private int size;

e.modCount表示的是版本控制，添加，删除，修改之类的操作都会++操作

protected transient int modCount = 0;

3）构造函数

    a.//有参构造，参数表示数组初始大小

    直接对elementData属性进行初始化

    public ArrayList(int initialCapacity) {

        super();

        if (initialCapacity < 0)

            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);

        this.elementData = new Object[initialCapacity];

    }

b.//无参构造，elementData数组为空

    public ArrayList() {

        super();

        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;

    }

c.//构造函数，参数是集合类型的一个对象

public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        elementData = c.toArray();//将集合转化为数组
        size = elementData.length;
        // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
        if (elementData.getClass() != Object[].class)
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
    }

4）增长方式

private void grow(int minCapacity) {
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length;
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);//按原数组的大小进行1.5倍扩容
        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);
    }

5）增删改查操作

a.增加元素

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

判断数组是否为空，若为空，数组大小设置为10

如果需要扩容，数组按照1.5倍大小进行扩容

将元素插入数组elementData，并且size+1

特点：存储重复数据，可以存储null

    public void add(int index, E element) {//按索引增加元素
        rangeCheckForAdd(index);

        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                         size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }

b.删除元素

    public E remove(int index) {//按索引删除
        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;
    }

  

public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (elementData[index] == null) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        } else {
            for (int index = 0; index < size; index++)
                if (o.equals(elementData[index])) {
                    fastRemove(index);
                    return true;
                }
        }
        return false;
    }
要对值进行拆包操作（list.remove(Integer.valueOf(o));）才可以调用此remove方法
特点:
数组起始元素是0
找到第一个出现的元素直接删除并返回
时间复杂度o（n）

c.获取当前元素

public E get(int index) {//通过索引位置直接查询数组elementData的元素
        rangeCheck(index);
        return elementData(index);
    }

补充：两个集合的交集、并集、差集

并集：两集合所有元素的总和

交集:两个集合中共有元素，即你有我也有的

差集：集合a中除了和集合b共有元素之外的元素，a与b的差集；即我有你没有的

比如：集合A：1 2 3   集合B：3 4 5

则A与B的并集是1 2 3 3 4 5，交集：3，A与B的差集：1 2 ，B与A的差集：4 5

ArrayList<Integer> a=new ArrayList<>();
        a.add(1);
        a.add(2);
        a.add(3);
        ArrayList<Integer> b=new ArrayList<>();
        b.add(3);
        b.add(4);
        b.add(5);
       //两个集合的并集
        a.addAll(b);
       //两个集合的交集
        a.retainAll(b);
       //a与b的差集
        b.retainAll(a);
        a.removeAll(b);

ArrayList与数组的异同点？

不同点：1）ArrayList只能存储引用数据类型；而数组既可以存储基本数据类型也可以存储引用数据类型；

               2）ArrayList的大小可以动态指定，它的大小可在初始化时指定也可以不指定，也就是说该对象的空间可以任意增加；                       而数组在初始化时必须指定大小；

               3）ArrayList不支持多维，而数组支持多维。

相同点：底层是数组，具有数组的特性，拥有索引，可以快速找到元素