数组列表（ArrayList）

2020-10-20        longzqa@163.com        stronglzq

【摘要】针对数组容量固定无法扩展的问题，引入数组列表（ArrayList）。主要对数组列表的声明及基本操作等内容进行介绍，基本操作包括增加元素、插入元素、删除元素以及元素的访问与修改。

• 为什么要引入数组列表（ArrayList）
• 数组列表容量为什么能变动
• 如何声明数组列表
• 数组列表的增加、插入、删除、修改、访问操作
• 数组列表的缺陷
• 如何灵活的扩展数组，又能方便的访问元素
• 如何降低数组列表的内存消耗 -- 预设列表容量

为什么要引入数组列表（ArrayList）

数组在创建后容量固定，而实际解决问题的过程中，元素的数量是变动的，此时采用数组来存储数据难以满足业务需求，因此引入数组列表。

数组列表容量为什么能变动

在创建数组时，需确定数组长度，此时数组中产生一个个“萝卜坑”（有初始值，若为int类元素，初始值为0），增加元素即为往“萝卜坑”中放入“萝卜”；数组列表可在声明时预估容量，或不预估容量，当不预估容量，或者元素超过预估容量时，若增加一个元素，则会自动申请一个新的数组，将原先数组列表的内容复制到新数组中，并在末端放入新元素。

如何声明数组列表

数组列表是具有类型参数（type parameter）的泛型类（genetic class），故需要在声明数组列表时，指明元素类型，语法为ArrayList<element type>。数组列表的声明语法有三种：

• ArrayList<element type> name = new ArrayList<element type>();
• ArrayList<element type> name = new ArrayList<>();，相对于第一种声明方法，省略了等号右侧数组列表的元素类型；
• var name = new ArrayList<element type>(); ，使用var则一定不能省略等号右侧数组列表的元素类型。

public class Person{
	private String name;
	private int age;

	public Person(String name, int age){
		this.name = name;
		this.age = age;
	}
}

public class ArrayListTest{
	// 用数组列表来存储Person数据
	var person = new ArrayList<Person>();
	// ArrayList<Person> person = new ArrayList<Person>();
	// ArrayList<Person> person = new ArrayList<>();
	person.add(new Person("Peter", 20));
	person.add(new Person("Tom", 23));
	person.add(new Person("Lucy", 26));
}

数组列表的增加、插入、删除、修改、访问

（1）数组列表的增加为在列表末端增加元素，使用add()方法；（2）对位置i的元素修改为e，语句为set(i, e)；（3）访问位置i的元素，语句为get(i)；（4）在位置i，插入元素e，则原先位置i及之后的元素均向后移一位，语句为add(i, e)；（5）删除位置i的元素，语句为remove(i)。

注：数组列表的插入、删除效率低。

public ArrayListTest{
	// 用数组列表来存储Person数据
	var person = new ArrayList<Person>();
	// ArrayList<Person> person = new ArrayList<Person>();
	// ArrayList<Person> person = new ArrayList<>();
	person.add(new Person("Peter", 20));
	person.add(new Person("Tom", 23));
	person.add(new Person("Lucy", 26));

	// 修改元素
	person.set(1, new Person("Peter Long", 25));
	// 插入元素
	person.add(2, new Person("Jack", 30));
	// 删除元素
	person.remove(0);
	// 访问元素
	person.get(1);
}

数组列表的缺陷

使用数组列表存在两个缺陷，（1）无法直接通过元素下标来访问元素，不方便；（2）数组列表由于每变动一个元素，均需要重新申请一个新的数组来存放，对内存消耗大；（3）数组列表元素的插入、删除效率低，解决方案为采用链表的数据类型；

如何既灵活的扩展数组，又能方便的访问数组元素？

数组无法灵活的扩展，故引入了数组列表，但数组列表元素访问繁琐，针对各自的问题，有一解决方法：（1）创建一个数组列表，并填充元素；（2）创建一个数组，数组大小为数组列表实际元素的数量；（3）使用toArray方法，将数组列表的元素复制到该数组中。

public class ArrayListTest{
	// 用数组列表来存储Person数据
	var person = new ArrayList<Person>();
	// ArrayList<Person> person = new ArrayList<Person>();
	// ArrayList<Person> person = new ArrayList<>();
	person.add(new Person("Peter", 20));
	person.add(new Person("Tom", 23));
	person.add(new Person("Lucy", 26));

	// 创建一个数组，大小为数组列表的大小
	Person[] personArray = new Person[person.size()];
	// 将数组列表的元素复制到数组中
	person.toArray(personArray);
}

注：数组列表的size（）方法返回数组列表实际元素的数量，而数组的size（）方法返回数组容量。

如何降低数组列表的内存消耗？-- 预设列表容量

针对数组列表内存消耗大的问题，可以预设一个列表容量，在元素数量不超过预设容量时，元素的增加不需要重新分配空间。预设列表容量有两种方式：（1）在构造数组列表时，确定列表容量；（2）使用数组列表的ensureCapcity（）方法。

public class ArrayListTest{
	// 预设数组列表的容量为100
	var person = new ArrayList<Person>(100);
	// 或 var person = new ArrayList<Person>();  person.ensureCapcity(100);
}