【JavaSE专栏48】Java集合类ArrayList解析，这个动态数组数据结构你了解吗？

灰太狼 2023-10-13 19:52 14阅读 0赞

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本文讲解了 Java 中集合类 ArrayList 的语法、使用说明和应用场景，并给出了样例代码。

#### 目录 ####

*  一、什么是 ArrayList 类
 *  二、ArrayList 类的方法
 *   *  2.1 添加元素
     *  2.2 获取元素
     *  2.3 修改元素
     *  2.4 删除元素
     *  2.5 获取元素个数
     *  2.6 判断是否包含某个元素
 *  三、ArrayList 类的应用场景
 *  四、ArrayList 面试题
 *  五、总结

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## 一、什么是 ArrayList 类 ##

**ArrayList 类是 Java 编程语言中的一种动态数组数据结构**，它实现了 List 接口，它可以根据需要**动态地增加或减少元素的大小**，与传统的数组相比，ArrayList 提供了更灵活和方便的方法来操作元素。

**ArrayList 类可以存储任意类型的对象**，包括基本数据类型的封装类，它提供了一系列方法来访问、添加、删除和修改元素，例如 `add()`、`remove()`、`get()` 和 `set()` 等。ArrayList 还支持通过索引来访问元素，索引从  0 0 0 开始。

**ArrayList 的大小可以根据需要自动调整**，当元素数量超过当前容量时，ArrayList 会自动增加容量以容纳更多的元素，这使得ArrayList非常适合需要频繁插入或删除元素的情况。

> 使用 ArrayList 类时需要注意，它不是线程安全的，如果在多个线程同时访问和修改 ArrayList 时，可能会引发并发访问的问题，如果需要在多线程环境中使用 ArrayList，应该使用线程安全的替代方案，如 Vector 类或使用 Collections 类的 `synchronizedList()` 方法包装 ArrayList。

![在这里插入图片描述][c19fcacc02cf4a4aa65248f1a15bc673.png_pic_center]

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## 二、ArrayList 类的方法 ##

ArrayList 类提供了一系列常用的方法来操作和管理元素，以下是一些常见的 ArrayList 方法及其用法的示例代码，请同学们认真学习。

### 2.1 添加元素 ###

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("apple");
    list.add("banana");
    list.add("orange");
    System.out.println(list);  // 输出: [apple, banana, orange]

### 2.2 获取元素 ###

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("apple");
    list.add("banana");
    list.add("orange");
    String firstElement = list.get(0);
    System.out.println(firstElement);  // 输出: apple

### 2.3 修改元素 ###

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("apple");
    list.add("banana");
    list.add("orange");
    list.set(1, "grape");
    System.out.println(list);  // 输出: [apple, grape, orange]

### 2.4 删除元素 ###

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("apple");
    list.add("banana");
    list.add("orange");
    list.remove(1);
    System.out.println(list);  // 输出: [apple, orange]

### 2.5 获取元素个数 ###

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("apple");
    list.add("banana");
    list.add("orange");
    int size = list.size();
    System.out.println(size);  // 输出: 3

### 2.6 判断是否包含某个元素 ###

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
    list.add("apple");
    list.add("banana");
    list.add("orange");
    boolean contains = list.contains("banana");
    System.out.println(contains);  // 输出: true

> 这只是 ArrayList 类提供的一部分方法，还有更多方法可用于操作和管理元素。

![在这里插入图片描述][681ad36f43f44a3f9ba6c4940d385b23.png_pic_center]

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## 三、ArrayList 类的应用场景 ##

ArrayList 类在许多场景中都有广泛的应用，以下是一些常见的 ArrayList 类的应用场景，请同学们认真学习。

1.  **动态数组**：ArrayList 类是一种动态数组数据结构，可以根据需要动态地增加或减少元素的大小。因此，当需要一个可变长度的数组时，ArrayList 是很好的选择。
2.  **集合操作**：ArrayList 类实现了 List 接口，因此可以用于存储和操作集合元素。它提供了丰富的方法来添加、删除、获取和修改集合中的元素。
3.  **数据缓存**：ArrayList 类可以用于缓存一些需要频繁访问的数据，通过将数据存储在 ArrayList 中，可以提高数据的访问速度和效率。
4.  **数据排序和搜索**：ArrayList 类提供了排序和搜索功能，可以使用 Collections 类的 `sort()` 方法对 ArrayList 进行排序，使用 Collections类的 `binarySearch()` 方法进行二分查找。
5.  **数据传递和交换**：ArrayList 类可以用于数据传递和交换。例如，将一组数据存储在 ArrayList 中，然后将 ArrayList 作为参数传递给其他方法进行处理。
6.  **堆栈和队列**：由于 ArrayList 类可以在任意位置添加或删除元素，因此可以用于实现堆栈和队列。通过使用 ArrayList 的 `add()` 和 `remove()` 方法，可以实现堆栈的入栈和出栈操作，以及队列的入队和出队操作。
7.  **数据存储和序列化**：ArrayList 类可以用于将数据存储到文件或数据库中，并支持序列化和反序列化操作。

> 请注意，由于 ArrayList 不是线程安全的，如果在多个线程中同时访问和修改 ArrayList，可能会引发并发访问的问题。在多线程环境中使用 ArrayList 时，应该采取相应的线程安全措施，如使用线程安全的替代方案或使用同步包装类来操作 ArrayList。

![在这里插入图片描述][01395d8d9086444abaca24ab93eef2a2.png_pic_center]

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## 四、ArrayList 面试题 ##

> 一、Java 中的 ArrayList 是什么？

答：ArrayList 是 Java 集合框架中的一种动态数组实现的数据结构，它实现了 List 接口，可以存储各种类型的对象，并且支持插入、删除和访问操作。

> 二、ArrayList 和普通数组有什么区别？

答：ArrayList 和普通数组的区别主要有以下几点。

*  ArrayList 的长度可以动态增长,而普通数组的长度是固定的。
 *  ArrayList 提供了一系列的方法来操作数据,如添加、删除和获取元素等,而普通数组的操作相对较为简单。
 *  ArrayList 可以存储各种类型的对象,而普通数组只能存储同一种类型的数据。

> 三、ArrayList 如何实现动态增长？

答：ArrayList 通过创建一个更大的数组来实现动态增长，当插入元素时,如果当前数组的容量不足以容纳新元素，ArrayList 会创建一个新的数组，将原数组中的元素复制到新数组中，然后将新元素插入到新数组的末尾，这样 ArrayList 就实现了动态增长的功能。

> 四、ArrayList 和 LinkedList 的区别是什么？

答：ArrayList 和 LinkedList都是 List 接口的实现类,但它们的内部实现和性能特点有所不同。

*  ArrayList 是基于动态数组实现的，访问速度快,但插入和删除操作相对较慢，LinkedList 是基于双向链表实现的,插入和删除操作速度较快,但访问速度较慢。
 *  ArrayList 适用于随机访问元素和遍历操作，而 LinkedList 适用于频繁的插入和删除操作。
 *  ArrayList 需要更多的内存空间来存储数组的容量，LinkedList 需要更多的内存空间来存储链表节点的指针。

> 五、ArrayList 如何实现线程安全？

答：ArrayList 不是线程安全的，如果在多线程环境下并发修改 ArrayList，可能会导致数据不一致或出现异常，如果需要在多线程环境中使用ArrayList，可以使用Collections类的 `synchronizedList()` 方法对 ArrayList 进行包装,使其变为线程安全的。

![在这里插入图片描述][ee88b4222d6242ae86c1490880dd3015.png_pic_center]

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## 五、总结 ##

本文讲解了 Java 中集合类 ArrayList 的语法、使用说明和应用场景，并给出了样例代码。在下一篇博客中，将讲解 Java 中 LinkedList 集合类的知识。  
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