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深入解析 Java.util.ArrayList

简介

在Java编程中，java.util.ArrayList 是一个广泛使用的动态数组实现类，它位于Java的集合框架中。与传统的数组不同，ArrayList 的大小是可以动态变化的，这使得它在处理不确定大小的数据集合时非常方便。本文将深入探讨 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强大的工具。

目录

  1. 基础概念
  2. 使用方法
    • 创建 ArrayList
    • 添加元素
    • 获取元素
    • 修改元素
    • 删除元素
  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
    • 避免频繁的扩容
    • 类型安全
  5. 小结
  6. 参考资料

基础概念

ArrayList 是一个基于数组实现的动态数组，它继承自 AbstractList 类，并实现了 List 接口。这意味着它具备 List 接口所定义的所有功能，如有序存储、允许重复元素等。ArrayList 内部使用一个数组来存储元素，当元素数量超过数组的初始容量时，它会自动扩容。

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
        List<String> list1 = new ArrayList<>();

        // 创建一个指定初始容量的 ArrayList
        List<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;
import java.util.List;

public class ArrayListAddExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();

        // 添加单个元素
        list.add("Apple");
        list.add("Banana");

        // 在指定位置添加元素
        list.add(1, "Cherry");
    }
}

获取元素

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

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

        // 获取指定位置的元素
        String element = list.get(1);
        System.out.println(element); // 输出 Banana
    }
}

修改元素

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

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

        // 修改指定位置的元素
        list.set(1, "Durian");
    }
}

删除元素

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

public class ArrayListRemoveExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<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);

        // 删除指定元素
        list.remove("Cherry");
    }
}

常见实践

遍历 ArrayList

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

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

        // 使用 for 循环遍历
        for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
            System.out.println(list.get(i));
        }

        // 使用增强 for 循环遍历
        for (String element : list) {
            System.out.println(element);
        }

        // 使用迭代器遍历
        list.forEach(System.out::println);
    }
}

查找元素

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

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

        // 查找元素的索引
        int index = list.indexOf("Banana");
        System.out.println(index); // 输出 1

        // 判断元素是否存在
        boolean exists = list.contains("Durian");
        System.out.println(exists); // 输出 false
    }
}

排序 ArrayList

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

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

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

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

最佳实践

初始化容量

在创建 ArrayList 时，如果能够大致预估元素的数量，建议指定初始容量，以减少扩容的次数，提高性能。

List<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。尽量一次性添加多个元素，减少扩容的频率。

List<String> list = new ArrayList<>(10);
list.addAll(List.of("Apple", "Banana", "Cherry"));

类型安全

在使用 ArrayList 时，建议使用泛型来确保类型安全，避免运行时的类型转换错误。

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Apple"); // 类型安全

小结

java.util.ArrayList 是Java集合框架中一个非常实用的类，它提供了动态数组的功能，方便我们存储和操作数据。通过掌握其基础概念、使用方法、常见实践以及最佳实践，我们能够更加高效地使用 ArrayList，提高程序的性能和稳定性。

参考资料