Java中ArrayList与顺序表的概念与使用实例

前言

通过前面的博客我们已经大致了解了关于Java的基本知识，而下面的几篇博客我们着重开始对于数据结构的知识进行学习，这篇博客我们就了解关于顺序表和ArrayList的相关知识，从名字上我们就可以看到ArrayList是数组链表，也就是我们总说的顺序表。这是Java内置的，因此不需要我们写，这也方便了程序员的使用。那么面我们就来了解一下ArrayList顺序表的相关知识。

在学习顺序表之前呢，我们需要了解几个概念。

泛型(Generic)

泛型的引入

问题： 我们在之前学习顺序表的时候，只能保存int类型的元素，如果现在我们需要保存Person类型对象的引用顺序表，那么我们该如何解决呢？

回答：

• 首先，我们在学习多态过程中已知一个前提，基类的引用可以指向子类的对象。

• 其次，我们也已知Object是 java 中所有类的祖先类。

那么，解决这个问题我们就想到一个办法，我们将顺序表数组种元素类型定义为Object类型，这样我们的Object类型的引用可以指向int类型的对象，也可以指向Person类型的对象。举个例子：

public class MyArrayList {
private Object[] array; // 保存顺序表的元素，即 Object 类型的引用
private int size; // 保存顺序表内数据个数

public void add(Object o) {
尾插
}
public Object get(int index) {
获取 index 位置的元素
}
...
}

现在的 MyArrayList 虽然可以做到添加任意类型的引用到其中了，但遇到以下代码就会产生问题。

Person person = (Person)books.get(0);
// 将 Object 类型转换为 Person 类型，需要类型转换才能成功
// 这里编译正确，但运行时会抛出异常 ClassCastException

此时的book对象的get（）方法的返回值是Object类型因此我们需要强制转化为Person类型才可以赋值给person对象，但是这只是编译上通过，但是运行仍会报错，因此引入了泛型这个概念。

泛型的基本概念

泛型分为两类：

1. 泛型类

2. 泛型方法

什么是泛型类呢？我们来看一个例子：

public class MyArrayList<E> {
private E[] array;
private int size;
...
}

在这个MyArrayList类中，我们可以看到后面跟了一个尖括号，这就是泛型的标志。有以下几点需要注意：

1. 尖括号 <> 是泛型的标志。

2. E 是类型变量(Type Variable)，变量名一般要大写。

3. E 在定义时是形参，代表的意思是 MyArrayList 最终传入的类型，但现在还不知道。

也就是说我们在用这个类创建对象时，我们可以在类的尖括号中告诉编译器你使用的是什么对象。比如：

// 定义了一个元素是 Book 引用的 MyArrayList
MyArrayList<Book> books = new MyArrayList<Book>();
books.add(new Book());
// 会产生编译错误，Person 类型无法转换为 Book 类型
books.add(new Person());
// 不需要做类型转换
Book book = book.get(0);
// 不需要做类型转换
// 会产生编译错误，Book 类型无法转换为 Person 类型
Person person = book.get(0);

我们可以看到，MyArrayList存放的是Book类型的引用，这是编译器就可以达到类似Object的效果，存储Book类型的对象，如果在里面又想放入Person类型的对象就会报错。

总结

1. 泛型是为了解决某些容器、算法等代码的通用性而引入，并且能在编译期间做类型检查。

2. 泛型利用的是 Object 是所有类的祖先类，并且父类的引用可以指向子类对象的特定而工作。

3. 泛型是一种编译期间的机制，即 MyArrayList< Person > 和MyArrayList< Book > 在运行期间是一个类型。

4. 泛型是 java 中的一种合法语法，标志就是尖括号 <>。

包装类(Wrapper Class)

包装类的引入

我们知道Object引用可以指向任意类型的对象，但是8种基本数据类型又不是对象，那么泛型就无法对这8种基本数据类型失效了。因此为了解决这个问题java 引入了一类特殊的类，即这 8 种基本数据类型的包装类，在使用过程中，会将类似int这样的值包装到一个对象中去。

基本数据类型与包装类的对应关系

基本就是类型的首字母大写，除了 Integer 和 Character。

ArrayList与顺序表

ArrayList简介

简单了解了泛型和包装类的知识，下面我们就正式学习ArrayList的相关知识。

在集合框架中，ArrayList是一个普通的类，实现了List接口，具体框架图如下：

说明：

1. ArrayList实现了RandomAccess接口，表明ArrayList支持随机访问。

2. ArrayList实现了Cloneable接口，表明ArrayList是可以clone的。

3. ArrayList实现了Serializable接口，表明ArrayList是支持序列化的。

4. 和Vector不同，ArrayList不是线程安全的，在单线程下可以使用，在多线程中可以选择Vector或者CopyOnWriteArrayList。

5. ArrayList底层是一段连续的空间，并且可以动态扩容，是一个动态类型的顺序表。

ArrayList使用

ArrayList的构造

举个例子：

public static void main(String[] args) {
// ArrayList创建，推荐写法
// 构造一个空的列表
List<Integer> list1 = new ArrayList<>();
// 构造一个具有10个容量的列表
List<Integer> list2 = new ArrayList<>(10);
list2.add(1);
list2.add(2);
list2.add(3);
// list2.add("hello"); // 编译失败，List<Integer>已经限定了，list2中只能存储整形元素
// list3构造好之后，与list中的元素一致
ArrayList<Integer> list3 = new ArrayList<>(list2);
// 避免省略类型，否则：任意类型的元素都可以存放，使用时将是一场灾难
List list4 = new ArrayList();
list4.add("111");
list4.add(100);
}

ArrayList常见方法 

代码示例：

public static void main(String[] args) {
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("JavaSE");
list.add("JavaWeb");
list.add("JavaEE");
list.add("JVM");
list.add("测试课程");
System.out.println(list);
// 获取list中有效元素个数
System.out.println(list.size());
// 获取和设置index位置上的元素，注意index必须介于[0, size)间
System.out.println(list.get(1));
list.set(1, "JavaWEB");
System.out.println(list.get(1));
// 在list的index位置插入指定元素，index及后续的元素统一往后搬移一个位置
list.add(1, "Java数据结构");
System.out.println(list);
// 删除指定元素，找到了就删除，该元素之后的元素统一往前搬移一个位置
list.remove("JVM");
System.out.println(list);
// 删除list中index位置上的元素，注意index不要超过list中有效元素个数,否则会抛出下标越界异常
list.remove(list.size()-1);
System.out.println(list);
// 检测list中是否包含指定元素，包含返回true，否则返回false
if(list.contains("测试课程")){
list.add("测试课程");
}
// 查找指定元素第一次出现的位置：indexOf从前往后找，lastIndexOf从后往前找
list.add("JavaSE");
System.out.println(list.indexOf("JavaSE"));
System.out.println(list.lastIndexOf("JavaSE"));
// 使用list中[0, 4)之间的元素构成一个新的ArrayList返回
List<String> ret = list.subList(0, 4);
System.out.println(ret);
list.clear();
System.out.println(list.size());
}

运行结果：

ArrayList的遍历

ArrayList 可以使用三方方式遍历：for循环+下标、foreach、使用迭代器

代码示例：

public static void main(String[] args) {
List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
list.add(4);
list.add(5);
// 使用下标+for遍历
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
System.out.print(list.get(i) + " ");
}
System.out.println();
// 借助foreach遍历
for (Integer integer : list) {
System.out.print(integer + " ");
}
System.out.println();
//使用迭代器
Iterator<Integer> it = list.listIterator();
while(it.hasNext()){
System.out.print(it.next() + " ");
}
System.out.println();
}

运行结果：

关于ArrayList顺序表的相关知识就是这么多，ArrayList使用起来是比较简单的，但是细节上也是非常多的，而且还有一些其他的方法，我们可以通过源码分析来看如何使用.

来源：https://blog.csdn.net/qq_57563254/article/details/122408163