关于ArrayList的几点说明

本文详细介绍了Java中的ArrayList类,包括它的特点、使用场景以及如何通过ensureCapacity方法优化大量数据的添加过程。

数组在初始化的要向内存申请空间,数组在定义时必须要进行初始化,如果长度确定直接初始化其长度,例如:String[] str = new String[2],如果数组长度不确定就使用集合类ArrayList,先定义ArrayList array = new ArrayList();建立好对象后调用add方法向其中添加数据。
下面来详细介绍一下java.util.ArrayList
List接口的大小可变数组的实现。实现了所有可选列表操作包括null。add操作以分摊的固定时间运行,添加n个元素需要O(n)时间。ArrayList的容量不是固定的,他可以随着ArrayList中不断添加元素其容量也自动增长。他的容量至少等于列表大小。
在添加大量元素前,应用程序可以使用ensureCapacity操作来增加ArrayList实例容量。这可减少递增式再分配的数量。次实现不是同步的。如果多个线程同时访问一个ArrayList实例,而其中至少一个线程从结构上修改了列表,那么他必须保持外部同步。一般通过对自然封装该列表的对象进行同步操作。
这最好在创建时完成,以防止意外对列表进行不同步的访问:
List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(…))
此类的 iterator 和 listIterator 方法返回的迭代器是快速失败的:在创建迭代器之后,除非通过迭代器自身的 remove 或 add 方法从结构上对列表进行修改,否则在任何时间以任何方式对列表进行修改,迭代器都会抛出 ConcurrentModificationException。因此,面对并发的修改,迭代器很快就会完全失败,而不是冒着在将来某个不确定时间发生任意不确定行为的风险。
下面来说一下的ensureCapacity的使用场景:
如果要增加的数据量很大,应该使用ensureCapacity()方法,该方法的作用是预先设置Arraylist的大小,这样可以大大提高初始化速度。
使用方法时ensureCapacity(int minCapacity)

<think>我们正在处理用户关于ArrayList的详细解释请求。根据提供的引用内容,我们可以总结ArrayList的关键点: 1. ArrayList是基于数组的动态数组实现,可以动态增长和缩减。 2. 它有一个初始容量(默认为10),当元素数量超过当前容量时会自动扩容。 3. 它允许顺序存储元素,支持快速随机访问(通过索引),但插入和删除可能较慢(因为需要移动元素)。 4. 它实现了List接口,允许重复元素和null值。 5. 它有一个记录元素个数的变量(size),以及一个存储元素数组(elementData)。 6. 提供了多种构造方法:无参构造(初始容量10)、指定初始容量、通过另一个集合构造。 7. 支持泛型,在创建时指定元素类型。 8. 提供了一些方法如trimToSize()来调整内部数组大小以节省空间,addAll()用于添加另一个集合的所有元素。 我们将按照以下结构组织回答: 1. 基本概念:什么是ArrayList,它的底层实现。 2. 特点:包括动态扩容、顺序存储、与数组的比较等。 3. 核心方法:介绍几个关键方法(如构造方法、trimToSize、addAll等)。 4. 性能分析:查找、插入、删除的时间复杂度。 5. 使用示例:简单代码示例展示基本用法。 6. 注意事项:如线程不安全等。 同时,注意引用标记,在引用内容处添加[^n]。 最后,生成相关问题。 注意:用户要求用中文回答,并且数学表达式使用$...$,但我们这没有数学表达式,所以忽略数学格式的要求。 另外,代码块使用反引号包裹,并指定语言为java。 </think>### ArrayList详细解释 #### 1. **基本概念与底层实现** ArrayList是Java集合框架中基于动态数组实现的顺序表,位于`java.util`包中。其核心特性: - **动态数组结构**:底层通过`Object[] elementData`数组存储数据,使用`size`变量记录实际元素数量(引用[2][^2])。 - **自动扩容机制**:初始容量默认为10(无参构造时)。当元素数量达到数组容量时,自动创建新数组(通常扩容1.5倍)并迁移数据(引用[1][^1])。 - **内存效率**:相比链表结构更节省内存(无指针开销),但扩容时可能产生临时空间浪费(引用[1][^1])。 #### 2. **核心特性** | 特性 | 说明 | |---------------------|----------------------------------------------------------------------| | **随机访问性能** | 通过索引直接访问元素,时间复杂度$O(1)$(引用[1][^1]) | | **插入/删除效率** | 尾部操作$O(1)$,中间操作需移动元素$O(n)$ | | **线程安全性** | 非线程安全,需用`Collections.synchronizedList`包装(引用[2][^2]) | | **允许元素类型** | 支持泛型(如`ArrayList<String>`),可存储`null`和重复值(引用[4][^4])| #### 3. **关键方法与源码解析** ```java // 构造方法(引用[4][^4]) ArrayList<Integer> list1 = new ArrayList<>(); // 默认容量10 ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<>(100); // 指定初始容量 ArrayList<Integer> list3 = new ArrayList<>(existingList); // 从其他集合初始化 // 自动扩容(引用[5][^5]) public boolean addAll(Collection<? extends E> c) { Object[] a = c.toArray(); int numNew = a.length; ensureCapacityInternal(size + numNew); // 检查并扩容 System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew); // 数据拷贝 size += numNew; return numNew != 0; } // 空间优化(引用[3][^3]) public void trimToSize() { if (size < elementData.length) { elementData = Arrays.copyOf(elementData, size); // 释放多余空间 } } ``` #### 4. **性能对比** | 操作 | ArrayList | LinkedList | HashSet | |---------------|-----------|------------|------------| | **get(index)**| $O(1)$ | $O(n)$ | 不支持 | | **add(element)**| 尾部$O(1)$ | 尾部$O(1)$ | $O(1)$ | | **remove(中间)**| $O(n)$ | $O(1)$ | $O(1)$ | | **内存占用** | 低 | 高(指针) | 高(哈希)| #### 5. **使用场景** - **适用场景**:频繁随机访问、遍历操作(如数据缓存、查询结果集)。 - **不适用场景**:频繁在中间位置插入/删除(优先选LinkedList)、去重需求(用HashSet)。 #### 6. **注意事项** 1. **容量预分配**:已知大小时,用`new ArrayList(initialCapacity)`避免多次扩容(引用[4][^4])。 2. **并发修改**:迭代时修改会抛`ConcurrentModificationException`。 3. **泛型约束**:构造方法`ArrayList(Collection<? extends E> c)`支持子类集合初始化(引用[4][^4])。 > 示例代码: ```java ArrayList<String> fruits = new ArrayList<>(); fruits.add("Apple"); // 尾部添加 fruits.add(0, "Banana"); // 头部插入(需移动元素) System.out.println(fruits.get(1)); // 输出: Apple fruits.trimToSize(); // 释放未用空间 ```
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