Java 中 ArrayList 的使用指南

简介

在 Java 编程中，ArrayList 是一个非常常用的集合类。它提供了一种动态数组的实现，允许我们灵活地添加、删除和访问元素。与普通数组不同，ArrayList 的大小可以在运行时动态改变，这使得它在处理不确定数量元素的场景中非常实用。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这一重要的 Java 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 ArrayList 的大小
3. 常见实践
   • 遍历 ArrayList
   • 查找元素
   • 排序 ArrayList
4. 最佳实践
   • 初始化容量
   • 避免不必要的装箱和拆箱
   • 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 接口是一个有序的集合，允许存储重复的元素。ArrayList 基于数组实现，它在内存中连续存储元素，这使得它在随机访问元素时具有很高的效率，但在插入和删除元素时相对较慢，尤其是在列表中间进行操作时。

使用方法

创建 ArrayList

要创建一个 ArrayList，可以使用以下几种方式：

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);

        // 使用另一个集合来初始化 ArrayList
        List<Double> anotherList = new ArrayList<>();
        anotherList.add(1.5);
        anotherList.add(2.5);
        ArrayList<Double> list3 = new ArrayList<>(anotherList);
    }
}

添加元素

可以使用 add() 方法向 ArrayList 中添加元素：

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("Cherry");
        System.out.println(list);
    }
}

访问元素

使用 get() 方法可以访问 ArrayList 中的特定位置的元素：

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); // 输出 Banana
    }
}

修改元素

使用 set() 方法可以修改 ArrayList 中指定位置的元素：

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.add("Cherry");
        list.set(1, "Mango");
        System.out.println(list);
    }
}

删除元素

可以使用 remove() 方法删除 ArrayList 中的元素：

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);
        System.out.println(list);
    }
}

获取 ArrayList 的大小

使用 size() 方法可以获取 ArrayList 中元素的数量：

import java.util.ArrayList;

public class ArrayListSizeExample {
    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

• 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 for-each 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 element : list) {
            System.out.println(element);
        }
    }
}

• 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()) {
            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 ArrayListSearchExample {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");
        list.add("Apple");
        int index1 = list.indexOf("Apple");
        int index2 = list.lastIndexOf("Apple");
        System.out.println(index1); // 输出 0
        System.out.println(index2); // 输出 2
    }
}

排序 ArrayList

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

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.add(3);
        list.add(1);
        list.add(2);
        Collections.sort(list);
        System.out.println(list);
    }
}

最佳实践

初始化容量

如果事先知道 ArrayList 需要存储的大致元素数量，最好在创建时指定初始容量。这样可以减少动态扩容的次数，提高性能。

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

避免不必要的装箱和拆箱

在使用泛型时，尽量使用基本数据类型的包装类，避免频繁的装箱和拆箱操作。

// 推荐
ArrayList<Integer> intList = new ArrayList<>();

// 不推荐
ArrayList<int[]> badList = new ArrayList<>();

使用泛型

始终使用泛型来指定 ArrayList 中存储的元素类型，这样可以提高代码的类型安全性和可读性。

// 推荐
ArrayList<String> stringList = new ArrayList<>();

// 不推荐
ArrayList rawList = new ArrayList();

小结

ArrayList 是 Java 中一个强大且常用的集合类，它提供了动态数组的功能，方便我们处理各种数据集合。通过掌握 ArrayList 的基础概念、使用方法、常见实践和最佳实践，我们可以在编程中更加高效地使用它，提高代码的质量和性能。

参考资料

• Oracle Java Documentation - ArrayList
• Effective Java - Joshua Bloch