ArrayList

初始化

    //初始化一个object数组 长度为0
    public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
    }

    private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

Add第一个元素

    public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // size = 0
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { //0
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {//如果为空的话(空构造函数)
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); //取 DEFAULT_CAPACITY = 10 和 0 最大的值,结果为10
        }

        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {  //10
        modCount++;

        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0) //如果10 - 0 不大于0
            grow(minCapacity);
    }

 添加第11个元素
 

  public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // size = 10
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

    private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { //11
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) {//不会进
            minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity); 
        }

        ensureExplicitCapacity(minCapacity);
    }

    private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {  //11
        modCount++;

        // overflow-conscious code
        if (minCapacity - elementData.length > 0) //如果11 - 10 大于0 扩容
            grow(minCapacity);
    }

    private void grow(int minCapacity) { //10
        // overflow-conscious code
        int oldCapacity = elementData.length; //10
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); //newCapacity = 10+5 =15
        if (newCapacity - minCapacity < 0) //15-10 >0
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) // newCapacity(15) 没有超过Integer.MAX_VALUE - 8
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
        // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);//复制数组  newCapacity(15)
    }
    
    //复制数组
    public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {
        @SuppressWarnings("unchecked")
        //如果新类型是Object[]数组的话 就创建object数组 否则创建 新类型的数组, 长度为扩容后的长度
        T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
            ? (T[]) new Object[newLength]
            : (T[]) Array.newInstance(newType.getComponentType(), newLength);
        //复制数据到copy,数据终点为新长度和原始长度的最小值
        System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
                         Math.min(original.length, newLength));
        return copy;
    }

get()

    public E get(int index) {
        rangeCheck(index);//检查越界 IndexOutOfBoundsException

        return elementData(index); //时间复杂度O(1)
    }

 

随机插入

    //随机插入 耗时
    public void add(int index, E element) {
        //越界检查
        rangeCheckForAdd(index);

        //检查(size +1)是否需要扩容 
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!

        //拷贝后面的数组
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                         size - index);
        //index元素赋值
        elementData[index] = element;
        size++;
    }

 

### ArrayList 的使用方法和特性 #### 存储性能 ArrayList 是基于动态数组实现的列表[^2]。在底层,它使用一个数组来存储元素,并在需要时自动扩容。这种设计使得 ArrayList 在进行按索引访问时性能非常高,但在插入和删除操作上可能表现不如链表。 #### 特性 1. **动态扩容**:ArrayList 在添加新元素时,如果当前数组已满,它会创建一个更大的数组(通常是原大小的 1.5 倍),然后将原数组的元素复制到新数组中。这种机制虽然避免了频繁的扩容,但在进行大批量元素添加时,扩容操作可能导致性能下降。 2. **随机访问**:由于底层使用数组存储,ArrayList 支持通过索引直接访问元素,时间复杂度为 O(1),因此非常适合频繁的随机读取操作。 3. **顺序存储**:ArrayList 中元素的存储是连续的数组位置,任何中间位置的插入或删除操作都需要移动元素,因此插入或删除操作的时间复杂度为 O(n)[^2]。 #### 使用场景 ArrayList 非常适合需要频繁随机访问元素的场景,而不适合频繁进行插入和删除操作的场景。 #### 示例用法 以下是一个简单的 ArrayList 使用示例: ```java import java.util.ArrayList; public class ArrayListExample { public static void main(String[] args) { // 创建一个ArrayList ArrayList<String> list = new ArrayList<>(); // 添加元素 list.add("Apple"); list.add("Banana"); list.add("Cherry"); // 访问元素 System.out.println("Element at index 1: " + list.get(1)); // 插入元素 list.add(1, "Apricot"); System.out.println("List after insertion: " + list); // 删除元素 list.remove(2); System.out.println("List after deletion: " + list); // 检查元素是否存在 boolean containsBanana = list.contains("Banana"); System.out.println("List contains 'Banana': " + containsBanana); } } ``` #### 性能分析 - **查找操作**:通过索引访问的时间复杂度为 O(1),因为可以直接定位数组中的位置。 - **插入/删除操作**:在末尾添加元素的时间复杂度为 O(1),但在中间或头部插入/删除元素时,时间复杂度为 O(n),因为需要移动数组中的元素。 - **扩容开销**:当数组容量不够时,ArrayList 需要进行扩容操作,扩容的时间复杂度为 O(n),因为所有元素需要被复制到新的数组中。 #### 线程安全 ArrayList 不是线程安全的。如果需要线程安全的列表,可以使用 Vector 或者使用 Collections.synchronizedList 方法来包装 ArrayList。 ###
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