Java 中 ArrayList 语法详解

简介

在 Java 编程中，ArrayList 是一个非常重要且常用的集合类。它提供了一种动态数组的实现，允许我们在运行时动态地添加、删除和访问元素。与普通数组不同，ArrayList 的大小可以自动调整，这使得它在处理未知数量元素时非常灵活。本文将详细介绍 ArrayList 的基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践，帮助读者更好地掌握和运用这一强大的工具。

目录

1. 基础概念
2. 使用方法
   • 创建 ArrayList
   • 添加元素
   • 访问元素
   • 修改元素
   • 删除元素
   • 获取大小
3. 常见实践
   • 遍历 ArrayList
   • 查找元素
   • 排序元素
4. 最佳实践
   • 初始化容量
   • 避免频繁的插入和删除操作
   • 使用泛型
5. 小结
6. 参考资料

基础概念

ArrayList 是 java.util 包中的一个类，它实现了 List 接口。List 接口是 Java 集合框架的一部分，它提供了有序的元素存储方式，允许重复元素。ArrayList 基于数组实现，但它可以动态地扩展和收缩大小，以适应元素数量的变化。

使用方法

创建 ArrayList

创建 ArrayList 有多种方式。以下是最常见的创建一个空 ArrayList 的方法：

import java.util.ArrayList;

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

上述代码创建了一个类型为 String 的 ArrayList，这里使用了 Java 7 引入的菱形语法（<>），省略了右边泛型类型的重复书写。

添加元素

可以使用 add() 方法向 ArrayList 中添加元素。

import java.util.ArrayList;

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

输出结果：[Apple, Banana, Cherry]

访问元素

可以通过索引来访问 ArrayList 中的元素，索引从 0 开始。使用 get() 方法获取指定位置的元素。

import java.util.ArrayList;

public class Main {
    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); // 输出 Banana
    }
}

修改元素

使用 set() 方法可以修改指定位置的元素。

import java.util.ArrayList;

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

        list.set(1, "Mango");
        System.out.println(list); // 输出 [Apple, Mango, Cherry]
    }
}

删除元素

使用 remove() 方法可以删除指定位置的元素或指定的对象。

import java.util.ArrayList;

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

        // 删除指定位置的元素
        list.remove(1);
        System.out.println(list); // 输出 [Apple, Cherry]

        // 删除指定对象
        list.remove("Cherry");
        System.out.println(list); // 输出 [Apple]
    }
}

获取大小

使用 size() 方法可以获取 ArrayList 中元素的数量。

import java.util.ArrayList;

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

        int size = list.size();
        System.out.println(size); // 输出 3
    }
}

常见实践

遍历 ArrayList

有多种方式可以遍历 ArrayList。

使用 for 循环

import java.util.ArrayList;

public class Main {
    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));
        }
    }
}

使用增强型 for 循环（for - each）

import java.util.ArrayList;

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

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

使用迭代器

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

public class Main {
    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()) {
            String element = iterator.next();
            System.out.println(element);
        }
    }
}

查找元素

可以使用 indexOf() 方法查找元素第一次出现的位置，使用 lastIndexOf() 方法查找元素最后一次出现的位置。

import java.util.ArrayList;

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

        int firstIndex = list.indexOf("Apple");
        int lastIndex = list.lastIndexOf("Apple");

        System.out.println(firstIndex); // 输出 0
        System.out.println(lastIndex); // 输出 2
    }
}

排序元素

可以使用 Collections.sort() 方法对 ArrayList 进行排序。

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

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
        list.add(3);
        list.add(1);
        list.add(2);

        Collections.sort(list);
        System.out.println(list); // 输出 [1, 2, 3]
    }
}

最佳实践

初始化容量

如果预先知道 ArrayList 中大概会有多少元素，可以在创建时指定初始化容量，这样可以减少动态扩展数组的次数，提高性能。

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

避免频繁的插入和删除操作

ArrayList 在中间位置插入或删除元素时，需要移动后续的元素，这会导致性能下降。如果需要频繁进行插入和删除操作，考虑使用 LinkedList。

使用泛型

使用泛型可以确保 ArrayList 中存储的元素类型安全，避免运行时的类型转换错误。

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
// 以下代码会编译错误
// list.add(123); 

小结

ArrayList 是 Java 编程中非常实用的集合类，它提供了动态数组的功能，方便我们存储和操作一组有序的元素。通过本文介绍的基础概念、使用方法、常见实践和最佳实践，读者可以更深入地理解 ArrayList，并在实际项目中高效地使用它。

参考资料

• Oracle Java Documentation - ArrayList
• 《Effective Java》by Joshua Bloch