ArrayList子类 | 带你学《Java语言高级特性》之一百零一

2022-01-08 15:04:46

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【本节目标】
本节介绍了ArrayList子类相关操作方法的使用以及ArrayList实现保存自定义类对象。

ArrayList子类

ArrayList是List子接口中使用最多的一个子类，但是这个子类在使用时也是有前提要求的，所以本次来对这个类的相关定义以及源代码组成进行分析，在Java里面ArrayList类的定义如下：

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> mplements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable

ArrayList的继承结构

范例：使用ArrayList实例化List父接口

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class JavaAPIDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        List<String> all = new ArrayList<String>();    //为List父接口进行实例化
        all.add("Hello");
        all.add("Hello");   //重复数据
        all.add("Wolrd");
        all.add("MLDN");
        System.out.println(all);    //[Hello, Hello, Wolrd, MLDN]
    }
}

通过本程序可以发现List的存储特征：

保存的顺序就是其存储的顺序；
List集合里面允许存在有重复数据；

在以上的程序中虽然实现了集合的输出，但是这种输出的操作是直接利用了每一个类提供的toString()方法实现的，为了方便地进行输出处理，在JDK1.8之后Iterable父接口之中定义有一个forEach()方法，方法定义如下：

输出支持：default void forEach(Consumer<? super T> action)
范例：利用forEach()方法进行输出（不是标准输出）

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class JavaAPIDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        List<String> all = new ArrayList<String>();     //为List父接口进行实例化
        all.add("Hello");
        all.add("Hello");      //重复数据
        all.add("Wolrd");
        all.add("MLDN");
        all.forEach((str) -> {
            System.out.print(str + "、");
        });     //Hello、Hello、Wolrd、MLDN、
    }
}

需要注意的是，此种输出并不是正常开发情况下要考虑的操作形式。
范例：观察List集合的其它操作方法

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class JavaAPIDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        List<String> all = new ArrayList<String>();       //为List父接口进行实例化
        System.out.println("集合是否为空？" + all.isEmpty() + "、集合元素个数：" + all.size());    //集合是否为空？true、集合元素个数：0    
        all.add("Hello");
        all.add("Hello");//重复数据
        all.add("Wolrd");
        all.add("MLDN");
        all.remove("Hello");     //删除元素
        System.out.println("集合是否为空？" + all.isEmpty() + "、集合元素个数：" + all.size());   //集合是否为空？false、集合元素个数：3
        all.forEach((str) -> {
            System.out.print(str + "、");
        });     //Hello、Wolrd、MLDN、
    }
}

如果以方法的功能为例，那么ArrayList中操作支持与之前编写的链表形式是非常相似的，但是它并不是使用链表来实现的，通过类名称实际上就已经可以清楚的发现了，ArrayList应该封装的是一个数组。

ArrayList构造：public ArrayList()

public ArrayList() {
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

ArrayList构造：public ArrayList(int initialCapacity)

public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) {
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+ initialCapacity);
        }
    }

通过有参构造方法可以发现，在ArrayList中所包含的数据实际上就是一个对象数组。在进行数据追加时发现ArrayList集合中保存的对象数组长度不够的时候将会开辟新的数组，同时将原始的旧数组内容拷贝到新数组中。
而后数组的开辟操作：

private int newCapacity(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    if (newCapacity - minCapacity <= 0) {
        if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA)
            return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
        if (minCapacity < 0)      // overflow
            throw new OutOfMemoryError();
        return minCapacity;
    }
    return (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE <= 0) ? newCapacity  : hugeCapacity(minCapacity);
}

如果在实例化ArrayList类对象时没有传递初始化的长度，则默认情况下会使用空数组，但是如果在进行数据增加时，发现数组容量不够，则会判断当前的增长容量与默认的容量的大小，使用较大的一个数值进行新的数组开辟，所以可以得出结论：

JDK1.9之后：ArrayList默认的构造只会使用默认的空数组，使用时才会开辟数组，默认的开辟长度为10；

JDK1.9之前：ArrayList默认的构造实际上就会默认开辟大小为10的数组

当ArrayList之中保存的容量不足的时候会采用成倍的方式进行增长，原始长度为10 ，下次的增长就是20，如果在使用ArrayList子类的时候一定要估算出数据量有多少，如果超过了10个，那么采用有参构造的方法进行创建，以避免垃圾数组的空间产生。

ArrayList保存自定义类对象

通过之前的分析已经清楚了ArrayList子类的实现原理以及List核心操作，但是在测试的时候使用的是系统提供的String类，这是一个设计非常完善的类，而对于类集而言也可以实现自定义类对象的保存。
范例：实现自定义类对象保存

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;
public class JavaAPIDemo {
    public static void main(String[] args) throws Exception {
        List<Person> all = new ArrayList<Person>();
        all.add(new Person("张三", 30));
        all.add(new Person("李四", 16));
        all.add(new Person("小强", 78));
        System.out.println(all.contains(new Person("小强", 78)));
        all.remove(new Person("小强", 78));
        all.forEach(System.out::println);    //方法引用代替了消费型的接口
        /**
         * false
         * 姓名：张三、年龄：30
         * 姓名：李四、年龄：28
         * 姓名：小强、年龄：78
         */
    }
}
class Person {
    private String name;
    private int age;
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    // setter、getter、构造略
    public String toString() {
        return "姓名：" + this.name + "、年龄：" + this.age;
    }
}

在使用List保存自定义对象时，如果需要使用到contains()、remove()方法进行查询或删除处理时一定要保证类中已经覆写了equals()方法。

class Person {
    private String name;
    private int age;
    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }
    @Override
    public boolean equals(Object obj) {
        if (this == obj) {
            return true;
        }
        if (obj == null) {
            return false;
        }
        if (!(obj instanceof Person)) {
            return false;
        }
        Person per = (Person) obj;
        return this.name.equals(per.name) && this.age == per.age;
    }
    // setter、getter、构造略
    public String toString() {
        return "姓名：" + this.name + "、年龄：" + this.age;
    }
}
/**
* true
* 姓名：张三、年龄：30
* 姓名：李四、年龄：28
*/

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本内容视频来源于阿里云大学

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