Java ArrayList 文档解读与实战指南

简介

在 Java 编程中，ArrayList 是一个极为常用的集合类。它提供了一种动态数组的实现，允许我们方便地存储和操作一组对象。深入理解 ArrayList 的文档不仅能帮助我们正确使用这个类，还能在实际项目中进行高效的开发。本文将围绕 ArrayList 的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践展开详细讲解。

基础概念
- 什么是 ArrayList
- 与数组的区别
使用方法
- 创建 ArrayList
- 添加元素
- 获取元素
- 修改元素
- 删除元素
常见实践
- 遍历 ArrayList
- 查找元素
- 排序
最佳实践
- 初始化容量的选择
- 避免频繁的扩容
- 类型安全
小结
参考资料

基础概念

什么是 `ArrayList`

ArrayList 是 Java 集合框架中的一部分，它实现了 List 接口。它本质上是一个动态数组，能够根据需要自动调整大小。与普通数组不同，ArrayList 可以在运行时添加、删除和修改元素，并且不需要预先指定固定的大小。

与数组的区别

大小灵活性：数组一旦创建，大小就固定了，无法动态改变。而 ArrayList 可以动态增长或收缩。
存储类型：数组可以存储基本数据类型和对象类型，而 ArrayList 只能存储对象类型（基本数据类型会自动装箱成对应的包装类）。

使用方法

创建 `ArrayList`

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ArrayListExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个空的 ArrayList
        ArrayList<String> list1 = new ArrayList<>();

        // 创建一个指定初始容量的 ArrayList
        ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<>(10);

        // 创建一个包含初始元素的 ArrayList
        List<Double> list3 = new ArrayList<>(List.of(1.1, 2.2, 3.3));
    }
}

添加元素

import java.util.ArrayList;

public class ArrayListAddExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add(1, "Cherry"); // 在指定位置插入元素
        System.out.println(list);
    }
}

获取元素

import java.util.ArrayList;

public class ArrayListGetExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Cherry");

        String element = list.get(1);
        System.out.println(element);
    }
}

修改元素

import java.util.ArrayList;

public class ArrayListSetExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");

        list.set(1, "Orange");
        System.out.println(list);
    }
}

删除元素

import java.util.ArrayList;

public class ArrayListRemoveExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Cherry");

        list.remove(1); // 根据索引删除
        list.remove("Cherry"); // 根据元素删除
        System.out.println(list);
    }
}

常见实践

遍历 `ArrayList`

使用 for 循环

import java.util.ArrayList;

public class ArrayListForLoopExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Cherry");

        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.println(list.get(i));
        }
    }
}

使用 foreach 循环

import java.util.ArrayList;

public class ArrayListForEachExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Cherry");

        for (String fruit : list) {
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}

使用迭代器

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;

public class ArrayListIteratorExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Cherry");

        Iterator<String> iterator = list.iterator();
        while (iterator.hasNext()) {
            System.out.println(iterator.next());
        }
    }
}

查找元素

import java.util.ArrayList;

public class ArrayListSearchExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Cherry");

        boolean containsApple = list.contains("Apple");
        int indexOfBanana = list.indexOf("Banana");

        System.out.println("Contains Apple: " + containsApple);
        System.out.println("Index of Banana: " + indexOfBanana);
    }
}

排序

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class ArrayListSortExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(List.of(3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6, 5, 3, 5));
        Collections.sort(list);
        System.out.println(list);
    }
}

最佳实践

初始化容量的选择

如果我们大致知道 ArrayList 最终会包含多少元素，最好在创建时指定初始容量。这样可以避免频繁的扩容操作，提高性能。例如：

ArrayList<String> list = new ArrayList<>(100);

避免频繁的扩容

频繁的扩容会导致性能下降，因为每次扩容都需要重新分配内存、复制元素。所以尽量一次性添加多个元素，而不是逐个添加。例如：

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(List.of(1, 2, 3, 4, 5));

类型安全

使用泛型来确保 ArrayList 中存储的元素类型一致，避免类型转换错误。例如：

ArrayList<String> stringList = new ArrayList<>();
stringList.add("Hello");
// stringList.add(1);  // 编译错误

小结

通过本文，我们深入了解了 Java 中 ArrayList 的基础概念、各种使用方法、常见实践以及最佳实践。ArrayList 是一个功能强大且灵活的集合类，在日常编程中广泛应用。掌握这些知识将有助于我们更高效地使用 ArrayList，提高程序的性能和稳定性。

参考资料

Oracle Java 官方文档 - ArrayList
《Effective Java》 - Joshua Bloch