Java列表和队列用法与原理剖析（1.ArrayLIst）

本文是阅读《Java编程的逻辑》进行的学习笔记总结，如有错误望各位指正

ArrayList

用法

ArrayList是一个动态数组泛型容器，新建ArrayList需要实例化泛型参数，如：

ArrayList<String> al = new ArrayList<String>();

同时写有增删改查的各种方法，在这里就不一一解释了

原理

ArrayList内部有一个数组elementData和一个整数size，ArrayList的各种public方法内部操作都是基于这个数组和这个整数，elementData会随着实际元素个数的增多而重新分配，而size始终记录实际元素的个数，要注意的是，类似于add，remove这些方法都会用modCount来记录内部的修改次数，要记录修改次数的原因，下面的[迭代的陷阱中]解释

迭代

ArrayList实现了Iterable接口，所以支持foreach语法。
Iterable接口里面实现了iterator()方法，iterator()方法返回的是一个Iterator对象，实际就是使用Iterator接口的方法进行遍历。也就是说

• 对象只要实现了Iterable，就可以使用foreach
• 类可以不用实现Iterable，也能创建Iterator对象

迭代的陷阱（小心，也是用foreach删除元素报错的原因）

如果想用迭代的方式删除小于100的元素，直觉上可以这么写

public void remove(ArrayList<Integer>list){
	for(Integer a:list){
		if(a<=100){
			list.remove(a);
		}	
	}
}

但运行时会抛出异常：ConcurrentModificationException并发修改异常，这是因为迭代器内部会维护一些索引位置相关的数据，要求在迭代过程中，容器不能发生结构性变化，否则这些索引位置就失效了。所谓结构性变化就是添加，插入，删除操作，修改内容不算结构性变化。而之前所说的modCount记录内部修改次数就是为了迭代器判断是否发生结构性变化设置的。
如果想要避免异常，可以使用迭代器的remove方法，如下：

public static void remove(ArrayList<Integer> list){
	Iterator<Integer> it = list.iterator();
	while(it.hasNext()){
		if(it.next<100){
			it.remove();
		}
	}
}

迭代器是如何知道发生了结构性变化的呢？

ArrayList中iterator方法，会新建一个实现了Iterator接口的Itr对象，这个对象内部有三个int类型的成员变量cursor（表示下一个要返回元素的位置），lastRet（表示最后一个返回的索引位置，没有则为-1），expectedModCount（表示期望的修改次数，初始化为modCount），上一节也说过，modCount是用来记录内部修改次数的，而每次迭代器操作的时候都会检查expectedModCount是否等于modCount，这样就可以检测出结构性变化。
而迭代器的remove方法能够成功，是因为它remove的同时更新了cursor、lastRet、expectedModCount的值，所以可以正确删除，在这就不具体说明，详情可看其源码。

ArrayList实现的主要接口

1. Collection
   Collection表示一个数据的集合，数据间没有位置或顺序的概念
2. List
   List表示有顺序或位置的数据集合，它扩展了Collection。增加了一些关于位置的方法
3. RandomAccess
   这个接口没有定义任何代码，这种称为标记接口，用于声明类的一种属性
   实现了RandomAccess接口的类表示可以随机访问，随机访问的意思是类似于数组那样，数据在内存中是连续存放的，根据索引值就可以直接定位到具体的元素，访问效率很高，你可以随机访问任一个节点，而不需要通过当前节点查找后续节点，遍历访问模式请参考LinkedList的结构。

小tips：ArrayList打印顺序会与添加顺序一致

ArrayList使用线性顺序存储结构，和数组一致，每个对象有一个index，index本身是有序的，所以你添加的时候，index有序增长，遍历的时候，按照index遍历，也是有序的。存放和访问顺序可能不一致，那需要在存放的时候就是随机存放的，比如HashMap，数据通过hash计算后无序存放，所以获取的时候也是随机的，需要存放和读取顺序一致，就要包装一层LinkedList，也就是LinkedHashMap

ArrayList特点分析

ArrayList特点是内部采用动态数组实现，有以下特点

1. 可以随机访问，按照索引位置访问效率很高，O(1)
2. 按照内容查找元素效率较低，O(N)
3. 添加元素效率一般，重新分配和复制数组的开销被平摊了，O(N)
4. 插入和删除元素效率较低，因为需要移动元素，O(N)