ArrayList簡介
ArrayList繼承於AbstractList，實現了List, RandomAccess, Cloneable這些接口。
ArrayList繼承了AbstractList，實現了List；所以，它是一個隊列，支持相關的添加、刪除、修改、遍歷等功能。
ArrayList實現了RandmoAccess接口，即提供了隨機訪問功能。RandmoAccess是java中用來被List實現，爲List提供快速訪問功能的。在ArrayList中，我們即可以通過元素的序號快速獲取元素對象；這就是快速隨機訪問。
ArrayList實現了Cloneable接口，即實現clone()函數。它能被克隆
ArrayList的構造函數
// 默認構造函數
ArrayList()
// capacity是ArrayList的默認容量大小。當由於增加數據導致容量不足時，容量會添加上一次容量大小的一半。
ArrayList(int capacity)
// 創建一個包含collection的ArrayList
ArrayList(Collection<? extends E> collection)
ArrayList的API
boolean add(E e)
將指定的元素添加到此列表的尾部。
void add(int index, E element)
將指定的元素插入此列表中的指定位置。
boolean addAll(Collection<? extends E> c)
按照指定 collection 的迭代器所返回的元素順序，將該 collection 中的所有元素添加到此列表的尾部。
boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)
從指定的位置開始，將指定 collection 中的所有元素插入到此列表中。
void clear()
移除此列表中的所有元素。
Object clone()
返回此 ArrayList 實例的淺表副本。
boolean contains(Object o)
如果此列表中包含指定的元素，則返回 true。
void ensureCapacity(int minCapacity)
如有必要，增加此 ArrayList 實例的容量，以確保它至少能夠容納最小容量參數所指定的元素數。
E get(int index)
返回此列表中指定位置上的元素。
int indexOf(Object o)
返回此列表中首次出現的指定元素的索引，或如果此列表不包含元素，則返回 -1。
boolean isEmpty()
如果此列表中沒有元素，則返回 true
int lastIndexOf(Object o)
返回此列表中最後一次出現的指定元素的索引，或如果此列表不包含索引，則返回 -1。
E remove(int index)
移除此列表中指定位置上的元素。
boolean remove(Object o)
移除此列表中首次出現的指定元素（如果存在）。
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex)
移除列表中索引在 fromIndex（包括）和 toIndex（不包括）之間的所有元素。
E set(int index, E element)
用指定的元素替代此列表中指定位置上的元素。
int size()
返回此列表中的元素數。
Object[] toArray()
按適當順序（從第一個到最後一個元素）返回包含此列表中所有元素的數組。
<T> T[] toArray(T[] a)
按適當順序（從第一個到最後一個元素）返回包含此列表中所有元素的數組；返回數組的運行時類型是指定數組的運行時類型。
void trimToSize()
將此 ArrayList 實例的容量調整爲列表的當前大小。
ArrayList的繼承關係
java.lang.Object
java.util.AbstractCollection<E>
java.util.AbstractList<E>
java.util.ArrayList<E>
public class ArrayList<E>
extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable
ArrayList源碼解析
爲了更瞭解ArrayList的原理，下面對ArrayList源碼代碼作出分析。
package java.util;
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{
// 序列版本號
private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
// 保存ArrayList中數據的數組
private transient Object[] elementData;
// ArrayList中實際數據的數量
private int size;
// ArrayList帶容量大小的構造函數。
public ArrayList(int initialCapacity) {
super();
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
initialCapacity);
// 新建一個數組
this.elementData = new Object[initialCapacity];
}
// ArrayList構造函數。默認容量是10。
public ArrayList() {
this(10);
}
// 創建一個包含collection的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);
}
// 將當前容量值設爲 =實際元素個數
public void trimToSize() {
modCount++;
int oldCapacity = elementData.length;
if (size < oldCapacity) {
elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
}
}
// 確定ArrarList的容量。
// 若ArrayList的容量不足以容納當前的全部元素，設置 新的容量=“(原始容量x3)/2 + 1”
public void ensureCapacity(int minCapacity) {
// 將“修改統計數”+1
modCount++;
int oldCapacity = elementData.length;
// 若當前容量不足以容納當前的元素個數，設置 新的容量=“(原始容量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);
}
}
// 添加元素e
public boolean add(E e) {
// 確定ArrayList的容量大小
ensureCapacity(size + 1); // Increments modCount!!
// 添加e到ArrayList中
elementData[size++] = e;
return true;
}
// 返回ArrayList的實際大小
public int size() {
return size;
}
// 返回ArrayList是否包含Object(o)
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) >= 0;
}
// 返回ArrayList是否爲空
public boolean isEmpty() {
return size == 0;
}
// 正向查找，返回元素的索引值
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;
}
// 反向查找，返回元素的索引值
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;
}
// 反向查找(從數組末尾向開始查找)，返回元素(o)的索引值
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;
}
// 返回ArrayList的Object數組
public Object[] toArray() {
return Arrays.copyOf(elementData, size);
}
// 返回ArrayList的模板數組。所謂模板數組，即可以將T設爲任意的數據類型
public <T> T[] toArray(T[] a) {
// 若數組a的大小 < ArrayList的元素個數；
// 則新建一個T[]數組，數組大小是“ArrayList的元素個數”，並將“ArrayList”全部拷貝到新數組中
if (a.length < size)
return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, size, a.getClass());
// 若數組a的大小 >= ArrayList的元素個數；
// 則將ArrayList的全部元素都拷貝到數組a中。
System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, size);
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}
// 獲取index位置的元素值
public E get(int index) {
RangeCheck(index);
return (E) elementData[index];
}
// 設置index位置的值爲element
public E set(int index, E element) {
RangeCheck(index);
E oldValue = (E) elementData[index];
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
// 將e添加到ArrayList中
public boolean add(E e) {
ensureCapacity(size + 1); // Increments modCount!!
elementData[size++] = e;
return true;
}
// 將e添加到ArrayList的指定位置
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++;
}
// 刪除ArrayList指定位置的元素
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;
}
// 刪除ArrayList的指定元素
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;
}
// 快速刪除第index個元素
private void fastRemove(int index) {
modCount++;
int numMoved = size - index - 1;
// 從"index+1"開始，用後面的元素替換前面的元素。
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
// 將最後一個元素設爲null
elementData[--size] = null; // Let gc do its work
}
// 刪除元素
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (int index = 0; index < size; index++)
if (elementData[index] == null) {
fastRemove(index);
return true;
}
} else {
// 便利ArrayList，找到“元素o”，則刪除，並返回true。
for (int index = 0; index < size; index++)
if (o.equals(elementData[index])) {
fastRemove(index);
return true;
}
}
return false;
}
// 清空ArrayList，將全部的元素設爲null
public void clear() {
modCount++;
for (int i = 0; i < size; i++)
elementData[i] = null;
size = 0;
}
// 將集合c追加到ArrayList中
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;
}
// 從index位置開始，將集合c添加到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;
}
// 刪除fromIndex到toIndex之間的全部元素。
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);
}
// 克隆函數
public Object clone() {
try {
ArrayList<E> v = (ArrayList<E>) super.clone();
// 將當前ArrayList的全部元素拷貝到v中
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的寫入函數
// 將ArrayList的“容量，所有的元素值”都寫入到輸出流中
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException{
// Write out element count, and any hidden stuff
int expectedModCount = modCount;
s.defaultWriteObject();
// 寫入“數組的容量”
s.writeInt(elementData.length);
// 寫入“數組的每一個元素”
for (int i=0; i<size; i++)
s.writeObject(elementData[i]);
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
// java.io.Serializable的讀取函數：根據寫入方式讀出
// 先將ArrayList的“容量”讀出，然後將“所有的元素值”讀出
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
// Read in size, and any hidden stuff
s.defaultReadObject();
// 從輸入流中讀取ArrayList的“容量”
int arrayLength = s.readInt();
Object[] a = elementData = new Object[arrayLength];
// 從輸入流中將“所有的元素值”讀出
for (int i=0; i<size; i++)
a[i] = s.readObject();
}
}
總結： (01) ArrayList
實際上是通過一個數組去保存數據的。當我們構造ArrayList時；若使用默認構造函數，則ArrayList的默認容量大小是10。 (02)
當ArrayList容量不足以容納全部元素時，ArrayList會重新設置容量：新的容量=“(原始容量x3)/2 + 1”。 (03)
ArrayList的克隆函數，即是將全部元素克隆到一個數組中。 (04)
ArrayList實現java.io.Serializable的方式。當寫入到輸出流時，先寫入“容量”，再依次寫入“每一個元素”；當讀出輸入流時，先讀取“容量”，再依次讀取“每一個元素”。
(05) transient關鍵字的作用：在採用Java默認的序列化機制的時候，被該關鍵字修飾的屬性不會被序列化。
ArrayList遍歷方式
ArrayList支持3種遍歷方式
(1) 第一種，通過迭代器遍歷。即通過Iterator去遍歷。 複製代碼代碼如下:
Integer value = null;
Iterator iter = list.iterator();
while (iter.hasNext()) {
value = (Integer)iter.next();
}
(2) 第二種，隨機訪問，通過索引值去遍歷。 由於ArrayList實現了RandomAccess接口，它支持通過索引值去隨機訪問元素。
複製代碼代碼如下:
Integer value = null;
int size = list.size();
for (int i=0; i<size; i++) {
value = (Integer)list.get(i);
}
(3) 第三種，for循環遍歷。如下： 複製代碼代碼如下:
Integer value = null;
for (Integer integ:list) {
value = integ;
}總結
• ArrayList基於數組方式實現，無容量的限制（會擴容）,查詢比較快，刪除和插入、增加比較慢，需要複製數組添加元素時可能要擴容（所以最好預判一下），刪除元素時不會減少容量（若希望減少容量，trimToSize()），刪除元素時，將刪除掉的位置元素置爲null，下次gc就會回收這些元素所佔的內存空間。
• 線程不安全 • add(int index, Eelement)：添加元素到數組中指定位置的時候，需要將該位置及其後邊所有的元素都整塊向後複製一位 • get(int index)：獲取指定位置上的元素時，可以通過索引直接獲取（O(1)）
• remove(Object o)需要遍歷數組
• remove(int index)不需要遍歷數組，只需判斷index是否符合條件即可，效率比remove(Object o)高
• contains(E)需要遍歷數組