JAVA ArrayList 상세 설명(예시)

21671 단어 JAVAArrayList
첫 번 째 부분 ArrayList 는 ArrayList 가 동적 배열 에 해당 하 는 배열 대기 열 이 라 고 소개 합 니 다.자바 의 배열 에 비해 용량 은 동적 으로 증가 할 수 있다.이것 은 AbstractList 에 계승 되 어 List,RandomAccess,Cloneable,java.io.Serializable 인 터 페 이 스 를 실현 했다.Array List 는 AbstractList 를 계승 하여 List 를 실현 했다.이것 은 추가,삭제,수정,옮 겨 다 니 기 등 기능 을 제공 하 는 배열 대기 열 입 니 다.Array List 는 RandmoAccess 인 터 페 이 스 를 실현 했다.즉,무 작위 접근 기능 을 제공 했다.RandmoAccess 는 자바 에서 List 에 의 해 실현 되 고 List 에 빠 른 접근 기능 을 제공 합 니 다.Array List 에서 우 리 는 요소 의 번 호 를 통 해 요소 대상 을 신속하게 얻 을 수 있 습 니 다.이것 이 바로 빠 른 랜 덤 접근 이다.잠시 후,우 리 는 List 의'빠 른 랜 덤 접근'과'Iterator 교체 기 를 통 해 접근'의 효율 을 비교 할 것 입 니 다.ArrayList 는 함수 clone()을 덮어 복제 할 수 있 는 Cloneable 인 터 페 이 스 를 실현 했다.ArrayList 는 java.io.Serializable 인 터 페 이 스 를 실현 합 니 다.이것 은 ArrayList 가 직렬 화 를 지원 하고 직렬 화 를 통 해 전송 할 수 있 음 을 의미 합 니 다.Vector 와 달리 Array List 의 작업 은 스 레 드 가 안전 하지 않 습 니 다.따라서 단일 스 레 드 에서 만 Array List 를 사용 하 는 것 을 권장 하 며,다 중 스 레 드 에서 Vector 나 CopyOn Write Array List 를 선택 할 수 있 습 니 다.ArrayList 의 계승 관계ArrayList 와 Collection 의 관 계 는 다음 과 같다ArrayList 구조 함수

//
ArrayList()
// capacity ArrayList 。 , 。
ArrayList(int capacity)
// collection ArrayList
ArrayList(Collection<? extends E> collection)
ArrayList 의 API

// Collection API
boolean             add(E object)
boolean             addAll(Collection<? extends E> collection)
void                clear()
boolean             contains(Object object)
boolean             containsAll(Collection<?> collection)
boolean             equals(Object object)
int                 hashCode()
boolean             isEmpty()
Iterator<E>         iterator()
boolean             remove(Object object)
boolean             removeAll(Collection<?> collection)
boolean             retainAll(Collection<?> collection)
int                 size()
<T> T[]             toArray(T[] array)
Object[]            toArray()
// AbstractCollection API
void                add(int location, E object)
boolean             addAll(int location, Collection<? extends E> collection)
E                   get(int location)
int                 indexOf(Object object)
int                 lastIndexOf(Object object)
ListIterator<E>     listIterator(int location)
ListIterator<E>     listIterator()
E                   remove(int location)
E                   set(int location, E object)
List<E>             subList(int start, int end)
// ArrayList API
Object               clone()
void                 ensureCapacity(int minimumCapacity)
void                 trimToSize()
void                 removeRange(int fromIndex, int toIndex)
 제2 부분 ArrayList 소스 코드 분석 은 ArrayList 의 원 리 를 더욱 잘 이해 하기 위해 ArrayList 소스 코드 를 분석 합 니 다.Array List 는 배열 을 통 해 이 루어 진 것 으로 소스 코드 는 이해 하기 쉽다

package java.util;
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
    //
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
    // ArrayList
    private transient Object[] elementData;
    // ArrayList
    private int size;
    // ArrayList 。
    public ArrayList(int initialCapacity) {
        super();
        if (initialCapacity < 0)
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        //
        this.elementData = new Object[initialCapacity];
    }
    // ArrayList 。 10。
    public ArrayList() {
        this(10);
    }
    // collection ArrayList
    public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        elementData = c.toArray();
        size = elementData.length;
        // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
        if (elementData.getClass() != Object[].class)
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
    }

    // =
    public void trimToSize() {
        modCount++;
        int oldCapacity = elementData.length;
        if (size < oldCapacity) {
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
        }
    }

    // ArrarList 。
    // ArrayList , =“( x3)/2 + 1”
    public void ensureCapacity(int minCapacity) {
        // “ ”+1
        modCount++;
        int oldCapacity = elementData.length;
        // , =“( x3)/2 + 1”
        if (minCapacity > oldCapacity) {
            Object oldData[] = elementData;
            int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1;
            if (newCapacity < minCapacity)
                newCapacity = minCapacity;
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
        }
    }
    // e
    public boolean add(E e) {
        // ArrayList
        ensureCapacity(size + 1);  // Increments modCount!!
        // e ArrayList
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
    // ArrayList
    public int size() {
        return size;
    }
    // ArrayList Object(o)
    public boolean contains(Object o) {
        return indexOf(o) >= 0;
    }
    // ArrayList
    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }
    // ,
    public int indexOf(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int i = 0; i < size; i++)
            if (elementData[i]==null)
                return i;
            } else {
                for (int i = 0; i < size; i++)
                if (o.equals(elementData[i]))
                    return i;
            }
            return -1;
        }
        // ,
        public int lastIndexOf(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int i = size-1; i >= 0; i--)
            if (elementData[i]==null)
                return i;
        } else {
            for (int i = size-1; i >= 0; i--)
            if (o.equals(elementData[i]))
                return i;
        }
        return -1;
    }
    // ( ), (o)
    public int lastIndexOf(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int i = size-1; i >= 0; i--)
            if (elementData[i]==null)
                return i;
        } else {
            for (int i = size-1; i >= 0; i--)
            if (o.equals(elementData[i]))
                return i;
        }
        return -1;
    }

    // ArrayList Object
    public Object[] toArray() {
        return Arrays.copyOf(elementData, size);
    }
    // ArrayList 。 , T
    public <T> T[] toArray(T[] a) {
        // a < ArrayList ;
        // T[] , “ArrayList ”, “ArrayList”
        if (a.length < size)
            return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());
        // a >= ArrayList ;
        // ArrayList a 。
        System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);
        if (a.length > size)
            a[size] = null;
        return a;
    }
    // index
    public E get(int index) {
        RangeCheck(index);
        return (E) elementData[index];
    }
    // index element
    public E set(int index, E element) {
        RangeCheck(index);
        E oldValue = (E) elementData[index];
        elementData[index] = element;
        return oldValue;
    }
    // e ArrayList
    public boolean add(E e) {
        ensureCapacity(size + 1);  // Increments modCount!!
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }
    // e ArrayList
    public void add(int index, E element) {
        if (index > size || index < 0)
            throw new IndexOutOfBoundsException(
            "Index: "+index+", Size: "+size);
        ensureCapacity(size+1);  // Increments modCount!!
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
             size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }
    // ArrayList
    public E remove(int index) {
        RangeCheck(index);
        modCount++;
        E oldValue = (E) elementData[index];
        int numMoved = size - index - 1;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                 numMoved);
        elementData[--size] = null; // Let gc do its work
        return oldValue;
    }
    // ArrayList
    public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
                for (int index = 0; index < size; index++)
            if (elementData[index] == null) {
                fastRemove(index);
                return true;
            }
        } else {
            for (int index = 0; index < size; index++)
            if (o.equals(elementData[index])) {
                fastRemove(index);
                return true;
            }
        }
        return false;
    }

    // index
    private void fastRemove(int index) {
        modCount++;
        int numMoved = size - index - 1;
        // "index+1" , 。
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                             numMoved);
        // null
        elementData[--size] = null; // Let gc do its work
    }
    //
    public boolean remove(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int index = 0; index < size; index++)
            if (elementData[index] == null) {
                fastRemove(index);
            return true;
            }
        } else {
            // ArrayList, “ o”, , true。
            for (int index = 0; index < size; index++)
            if (o.equals(elementData[index])) {
                fastRemove(index);
            return true;
            }
        }
        return false;
    }
    // ArrayList, null
    public void clear() {
        modCount++;
        for (int i = 0; i < size; i++)
            elementData[i] = null;
        size = 0;
    }
    // c ArrayList
    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        ensureCapacity(size + numNew);  // Increments modCount
        System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew);
        size += numNew;
        return numNew != 0;
    }
    // index , c ArrayList
    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        if (index > size || index < 0)
            throw new IndexOutOfBoundsException(
            "Index: " + index + ", Size: " + size);
        Object[] a = c.toArray();
        int numNew = a.length;
        ensureCapacity(size + numNew);  // Increments modCount
        int numMoved = size - index;
        if (numMoved > 0)
            System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
                 numMoved);
        System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
        size += numNew;
        return numNew != 0;
    }
    // fromIndex toIndex 。
    protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
    modCount++;
    int numMoved = size - toIndex;
        System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex,
                         numMoved);
    // Let gc do its work
    int newSize = size - (toIndex-fromIndex);
    while (size != newSize)
        elementData[--size] = null;
    }
    private void RangeCheck(int index) {
    if (index >= size)
        throw new IndexOutOfBoundsException(
        "Index: "+index+", Size: "+size);
    }

    //
    public Object clone() {
        try {
            ArrayList<E> v = (ArrayList<E>) super.clone();
            // ArrayList v
            v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
            v.modCount = 0;
            return v;
        } catch (CloneNotSupportedException e) {
            // this shouldn't happen, since we are Cloneable
            throw new InternalError();
        }
    }

    // java.io.Serializable
    // ArrayList “ , ”
    private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
        throws java.io.IOException{
    // Write out element count, and any hidden stuff
    int expectedModCount = modCount;
    s.defaultWriteObject();
        // “ ”
        s.writeInt(elementData.length);
    // “ ”
    for (int i=0; i<size; i++)
            s.writeObject(elementData[i]);
    if (modCount != expectedModCount) {
            throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }

    // java.io.Serializable :
    // ArrayList “ ” , “ ”
    private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
        throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
        // Read in size, and any hidden stuff
        s.defaultReadObject();
        // ArrayList “ ”
        int arrayLength = s.readInt();
        Object[] a = elementData = new Object[arrayLength];
        // “ ”
        for (int i=0; i<size; i++)
            a[i] = s.readObject();
    }
}

요약:(01)Array List 는 실제 적 으로 하나의 배열 을 통 해 데 이 터 를 저장 합 니 다.우리 가 Array List 를 구성 할 때;기본 구조 함 수 를 사용 하면 Array List 의 기본 용량 크기 는 10 입 니 다.(02)ArrayList 용량 이 모든 요 소 를 수용 할 수 없 을 때 ArrayList 는 용량 을 다시 설정 합 니 다:새로운 용량="(원본 용량 x3)/2+1"(03)Array List 의 클론 함수,즉 모든 요 소 를 하나의 배열 에 복제 하 는 것 입 니 다.(04)Array List 는 자바.io.Serializable 방식 을 실현 한다.출력 흐름 에 기록 할 때'용량'을 먼저 쓰 고'모든 요소'를 순서대로 기록 합 니 다.입력 흐름 을 읽 을 때'용량'을 읽 고'모든 요소'를 차례대로 읽 습 니 다. 세 번 째 부분 ArrayList 스 트 리밍 방식 ArrayList 는 3 가지 스 트 리밍 방식(01)을 지원 합 니 다.첫 번 째 는 교체 기 를 통 해 스 트 리밍 합 니 다.Iterator 를 통 해 옮 겨 다 니 는 것 입 니 다

Integer value = null;
Iterator iter = list.iterator();
while (iter.hasNext()) {
    value = (Integer)iter.next();
}
(02)두 번 째 는 무 작위 로 방문 하고 색인 값 을 통 해 옮 겨 다 닌 다.Array List 는 RandomAccess 인 터 페 이 스 를 실현 하기 때문에 색인 값 을 통 해 무 작위 로 요 소 를 방문 하 는 것 을 지원 합 니 다

Integer value = null;
int size = list.size();
for (int i=0; i<size; i++) {
    value = (Integer)list.get(i);       
}
(03)세 번 째,for 순환 옮 겨 다 니 기.다음 과 같 습 니 다

Integer value = null;
for (Integer integ:list) {
    value = integ;
}
 
다음은 하나의 인 스 턴 스 를 통 해 이 세 가지 방식 의 효율 을 비교 합 니 다.인 스 턴 스 코드(Array List RandomAccessTest.java)는 다음 과 같 습 니 다

import java.util.*;
import java.util.concurrent.*;
/*
 * @desc ArrayList 。
 *
 * @author skywang
 */
public class ArrayListRandomAccessTest {
    public static void main(String[] args) {
        List list = new ArrayList();
        for (int i=0; i<100000; i++)
            list.add(i);
        //isRandomAccessSupported(list);
        iteratorThroughRandomAccess(list) ;
        iteratorThroughIterator(list) ;
        iteratorThroughFor2(list) ;

    }
    private static void isRandomAccessSupported(List list) {
        if (list instanceof RandomAccess) {
            System.out.println("RandomAccess implemented!");
        } else {
            System.out.println("RandomAccess not implemented!");
        }
    }
    public static void iteratorThroughRandomAccess(List list) {
        long startTime;
        long endTime;
        startTime = System.currentTimeMillis();
        for (int i=0; i<list.size(); i++) {
            list.get(i);
        }
        endTime = System.currentTimeMillis();
        long interval = endTime - startTime;
        System.out.println("iteratorThroughRandomAccess:" + interval+" ms");
    }
    public static void iteratorThroughIterator(List list) {
        long startTime;
        long endTime;
        startTime = System.currentTimeMillis();
        for(Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext(); ) {
            iter.next();
        }
        endTime = System.currentTimeMillis();
        long interval = endTime - startTime;
        System.out.println("iteratorThroughIterator:" + interval+" ms");
    }

    public static void iteratorThroughFor2(List list) {
        long startTime;
        long endTime;
        startTime = System.currentTimeMillis();
        for(Object obj:list)

        endTime = System.currentTimeMillis();
        long interval = endTime - startTime;
        System.out.println("iteratorThroughFor2:" + interval+" ms");
    }
}

실행 결과:iterator Through RandomAccess:3 msiterator Through Iterator:8 msiterator Through For2:5 ms 를 통 해 알 수 있 듯 이 Array List 를 옮 겨 다 닐 때 무 작위 방문(즉,색인 번호 로 접근)을 사용 하 는 효율 이 가장 높 습 니 다.교체 기 를 사용 하 는 효율 이 가장 낮다! 네 번 째 부분 toArray()이상 은 Array List 의 toArray()를 호출 할 때"java.lang.ClassCastException"이상 을 던 진 적 이 있 을 수 있 습 니 다.다음은 어떻게 된 일 인지 말씀 드 리 겠 습 니 다.Array List 는 toArray()함수 2 개 를 제공 합 니 다.Object[]toArray()T[]toArray(T[]contents)호출 toArray()함 수 는"java.lang.ClassCastException"이상 을 던 지지 만 toArray(T[]contents)를 호출 하면 T[]를 정상적으로 되 돌려 줍 니 다.toArray()가 이상 을 던 지 는 이 유 는 toArray()가 Object[]배열 을 되 돌려 주 고 Object[]를 다른 형식 으로 바 꾸 기 때 문 입 니 다(예 를 들 어 Object[]를 Integer[]로 바 꾸 는 경우).자바 가 아래로 전환 하 는 것 을 지원 하지 않 기 때 문 입 니 다.구체 적 인 것 은 앞의 Array List.java 의 소스 코드 소개 부분의 toArray()를 참고 할 수 있 습 니 다.이 문 제 를 해결 하 는 방법 은 Object[]toArray()가 아 닌T[]toArray(T[]contents)를 호출 하 는 것 입 니 다.toArray(T[]contents)를 T[]로 되 돌려 주 는 것 은 다음 과 같은 몇 가지 방식 으로 이 루어 질 수 있 습 니 다

// toArray(T[] contents)
public static Integer[] vectorToArray1(ArrayList<Integer> v) {
    Integer[] newText = new Integer[v.size()];
    v.toArray(newText);
    return newText;
}
// toArray(T[] contents) 。 !
public static Integer[] vectorToArray2(ArrayList<Integer> v) {
    Integer[] newText = (Integer[])v.toArray(new Integer[0]);
    return newText;
}
// toArray(T[] contents)
public static Integer[] vectorToArray3(ArrayList<Integer> v) {
    Integer[] newText = new Integer[v.size()];
    Integer[] newStrings = (Integer[])v.toArray(newText);
    return newStrings;
}
 다섯 번 째 부분 ArrayList 예시 본 고 는 하나의 실례(ArrayList Test.java)를 통 해 ArrayList 의 상용 API 를 소개 한다

import java.util.*;
/*
 * @desc ArrayList API
 * @author skywang
 * @email [email protected]
 */
public class ArrayListTest {
    public static void main(String[] args) {

        // ArrayList
        ArrayList list = new ArrayList();
        // “”
        list.add("1");
        list.add("2");
        list.add("3");
        list.add("4");
        // 1
        list.add(0, "5");
        // 1
        System.out.println("the first element is: "+ list.get(0));
        // “3”
        list.remove("3");
        // ArrayList
        System.out.println("Arraylist size=: "+ list.size());
        // list "3"
        System.out.println("ArrayList contains 3 is: "+ list.contains(3));
        // 2 10
        list.set(1, "10");
        // Iterator ArrayList
        for(Iterator iter = list.iterator(); iter.hasNext(); ) {
            System.out.println("next is: "+ iter.next());
        }
        // ArrayList
        String[] arr = (String[])list.toArray(new String[0]);
        for (String str:arr)
            System.out.println("str: "+ str);
        // ArrayList
        list.clear();
        // ArrayList
        System.out.println("ArrayList is empty: "+ list.isEmpty());
    }
}

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