Class ArrayList
Type Parameters: E — the type of elements in this list All Implemented Interfaces: Serializable , Cloneable , Iterable , Collection , List , RandomAccess Direct Known Subclasses: AttributeList , RoleList , RoleUnresolvedList
Resizable-array implementation of the List interface. Implements all optional list operations, and permits all elements, including null . In addition to implementing the List interface, this class provides methods to manipulate the size of the array that is used internally to store the list. (This class is roughly equivalent to Vector , except that it is unsynchronized.)
The size , isEmpty , get , set , iterator , and listIterator operations run in constant time. The add operation runs in amortized constant time, that is, adding n elements requires O(n) time. All of the other operations run in linear time (roughly speaking). The constant factor is low compared to that for the LinkedList implementation.
Each ArrayList instance has a capacity. The capacity is the size of the array used to store the elements in the list. It is always at least as large as the list size. As elements are added to an ArrayList, its capacity grows automatically. The details of the growth policy are not specified beyond the fact that adding an element has constant amortized time cost.
An application can increase the capacity of an ArrayList instance before adding a large number of elements using the ensureCapacity operation. This may reduce the amount of incremental reallocation.
Note that this implementation is not synchronized. If multiple threads access an ArrayList instance concurrently, and at least one of the threads modifies the list structurally, it must be synchronized externally. (A structural modification is any operation that adds or deletes one or more elements, or explicitly resizes the backing array; merely setting the value of an element is not a structural modification.) This is typically accomplished by synchronizing on some object that naturally encapsulates the list. If no such object exists, the list should be «wrapped» using the Collections.synchronizedList method. This is best done at creation time, to prevent accidental unsynchronized access to the list:
List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList(. ));
The iterators returned by this class’s iterator and listIterator methods are fail-fast: if the list is structurally modified at any time after the iterator is created, in any way except through the iterator’s own remove or add methods, the iterator will throw a ConcurrentModificationException . Thus, in the face of concurrent modification, the iterator fails quickly and cleanly, rather than risking arbitrary, non-deterministic behavior at an undetermined time in the future.
Note that the fail-fast behavior of an iterator cannot be guaranteed as it is, generally speaking, impossible to make any hard guarantees in the presence of unsynchronized concurrent modification. Fail-fast iterators throw ConcurrentModificationException on a best-effort basis. Therefore, it would be wrong to write a program that depended on this exception for its correctness: the fail-fast behavior of iterators should be used only to detect bugs.
This class is a member of the Java Collections Framework.
Структуры данных в картинках. ArrayList
Взбрело мне в голову написать несколько статей, о том как реализованы некоторые структуры данных в Java. Надеюсь, статьи будут полезны визуалам (картинки наше всё), начинающим java-визуалам а также тем кто уже умеет писать new ArrayList(), но слабо представляет что же происходит внутри.
Сегодня поговорим о ArrayList-ах
ArrayList — реализует интерфейс List. Как известно, в Java массивы имеют фиксированную длину, и после того как массив создан, он не может расти или уменьшаться. ArrayList может менять свой размер во время исполнения программы, при этом не обязательно указывать размерность при создании объекта. Элементы ArrayList могут быть абсолютно любых типов в том числе и null.
Создание объекта
ArrayList list = new ArrayList();Только что созданный объект list, содержит свойства elementData и size.
Хранилище значений elementData есть ни что иное как массив определенного типа (указанного в generic), в нашем случае String[]. Если вызывается конструктор без параметров, то по умолчанию будет создан массив из 10-ти элементов типа Object (с приведением к типу, разумеется).
elementData = (E[]) new Object[10];
Вы можете использовать конструктор ArrayList(capacity) и указать свою начальную емкость списка.
Добавление элементов
Внутри метода add(value) происходят следующие вещи:
1) проверяется, достаточно ли места в массиве для вставки нового элемента;
2) добавляется элемент в конец (согласно значению size) массива.
Весь метод ensureCapacity(minCapacity) рассматривать не будем, остановимся только на паре интересных мест. Если места в массиве не достаточно, новая емкость рассчитывается по формуле (oldCapacity * 3) / 2 + 1. Второй момент это копирование элементов. Оно осуществляется с помощью native метода System.arraycopy(), который написан не на Java.
// newCapacity - новое значение емкости elementData = (E[])new Object[newCapacity]; // oldData - временное хранилище текущего массива с данными System.arraycopy(oldData, 0, elementData, 0, size); Ниже продемонстрирован цикл, поочередно добавляющий 15 элементов:
При добавлении 11-го элемента, проверка показывает что места в массиве нет. Соответственно создается новый массив и вызывается System.arraycopy().
После этого добавление элементов продолжается
Добавление в «середину» списка
Добавление элемента на позицию с определенным индексом происходит в три этапа:
1) проверяется, достаточно ли места в массиве для вставки нового элемента;
2) подготавливается место для нового элемента с помощью System.arraycopy();
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index); 
3) перезаписывается значение у элемента с указанным индексом.
elementData[index] = element; size++; 
Как можно догадаться, в случаях, когда происходит вставка элемента по индексу и при этом в вашем массиве нет свободных мест, то вызов System.arraycopy() случится дважды: первый в ensureCapacity(), второй в самом методе add(index, value), что явно скажется на скорости всей операции добавления.
В случаях, когда в исходный список необходимо добавить другую коллекцию, да еще и в «середину», стоит использовать метод addAll(index, Collection). И хотя, данный метод скорее всего вызовет System.arraycopy() три раза, в итоге это будет гораздо быстрее поэлементного добавления.
Удаление элементов
Удалять элементы можно двумя способами:
— по индексу remove(index)
— по значению remove(value)
С удалением элемента по индексу всё достаточно просто
Сначала определяется какое количество элементов надо скопировать
int numMoved = size - index - 1; затем копируем элементы используя System.arraycopy()
System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, numMoved); уменьшаем размер массива и забываем про последний элемент
elementData[--size] = null; // Let gc do its work При удалении по значению, в цикле просматриваются все элементы списка, до тех пор пока не будет найдено соответствие. Удален будет лишь первый найденный элемент.
Дополнение 1: Как верно заметил MikeMirzayanov, при удалении элементов текущая величина capacity не уменьшается, что может привести к своеобразным утечкам памяти. Поэтому не стоит пренебрегать методом trimToSize().
Итоги
— Быстрый доступ к элементам по индексу за время O(1);
— Доступ к элементам по значению за линейное время O(n);
— Медленный, когда вставляются и удаляются элементы из «середины» списка;
— Позволяет хранить любые значения в том числе и null;
— Не синхронизирован.
Ссылки
Пишите в комментариях пожелания/замечания и есть ли смысл продолжать.
ArrayList в Java
ArrayList — реализация изменяемого массива интерфейса List, часть Collection Framework, который отвечает за список (или динамический массив), расположенный в пакете java.utils. Этот класс реализует все необязательные операции со списком и предоставляет методы управления размером массива, который используется для хранения списка. В основе ArrayList лежит идея динамического массива. А именно, возможность добавлять и удалять элементы, при этом будет увеличиваться или уменьшаться по мере необходимости.
Что хранит ArrayList?
Только ссылочные типы, любые объекты, включая сторонние классы. Строки, потоки вывода, другие коллекции. Для хранения примитивных типов данных используются классы-обертки.
Конструкторы ArrayList
ArrayList list = new ArrayList<>(); ArrayList list2 = new ArrayList<>(list); ArrayList list2 = new ArrayList<>(10000); Методы ArrayList
Ниже представлены основные методы ArrayList.
ArrayList list = new ArrayList<>(); list.add("Hello"); ArrayList secondList = new ArrayList<>(); secondList.addAll(list); System.out.println("Первое добавление: " + secondList); secondList.addAll(1, list); System.out.println("Второе добавление в середину: " + secondList); Первое добавление: [Amigo, Hello] Второе добавление в середину: [Amigo, Amigo, Hello, Hello] ArrayList copyOfSecondList = (ArrayList) secondList.clone(); secondList.clear(); System.out.println(copyOfSecondList); System.out.println(copyOfSecondList.contains("Hello")); System.out.println(copyOfSecondList.contains("Check")); // Первый способ for(int i = 0; i < secondList.size(); i++) < System.out.println(secondList.get(i)); >И цикл for-each: // Второй способ for(String s : secondList)
В классе ArrayList есть метод для обработки каждого элемента, который называется также, forEach. В качестве аргумента передается реализация интерфейса Consumer, в котором нужно переопределить метод accept():
secondList.forEach(new Consumer() < @Override public void accept(String s) < System.out.println(s); >>); Метод accept принимает в качестве аргумента очередной элемент того типа, который хранит в себе ArrayList. Пример для Integer:
ArrayList integerList = new ArrayList<>(); integerList.forEach(new Consumer() < @Override public void accept(Integer integer) < System.out.println(integer); >>); String[] array = new String[secondList.size()]; secondList.toArray(array); for(int i = 0; i
Ссылки на дополнительное чтение
- Подробная статья о динамических массивах, а точнее — об ArrayList и LinkedList , которые выполняют их роль в языке Java.
- Статья об удалении элементов из списка ArrayList.
- Лекция о работе с ArrayList в схемах и картинках.