内功心法 -- java.util.ArrayList<E> (1)

写在前面的话：读书破万卷，编码如有神
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下文主要对java.util.ArrayList<E>进行整体性介绍，主要内容包括:

1、 ArrayList概述

2、 ArrayList中的属性、构造方法、常用方法介绍

3、 ArrayList遍历

参考内容:

1、JDK源码(1.7)
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1. ArrayList概述                                                                                       

java.util.ArrayList<E>是一个什么玩意，它有什么功能，我们拿ArrayList能够干嘛?

简单点说：java.util.ArrayList<E>是一个列表类，它是用来存放其他Java对象，内部是通过数组来实现的。

先看下面的图(简略图):

(1)java.util.ArrayList<E> 是一个列表，用来存放其它java对象的，只要是java对象就可以往ArrayList里面放

(2)java.util.ArrayList<E>内部是通过数组来实现的:

　　当数组容量不够的时候，会对数组容量进行扩容

　　可以通过数组下标来快速的访问ArrayList里面的元素

　　当新增或者删除ArrayList里面的元素时，可能会涉及到移位操作

　　可以截取数组的子数组操作

java.util.ArrayList<E>的定义如下:

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{
    //fields
   
    //constructor

    //methods

    //inner class 'Itr'

    //inner class 'ListItr'

    //inner class 'SubList'
}

从ArrayList类的定义中可以看到，它好复杂哟,定义了那么多的东西，又有父类，又实现了接口等等，这都要怪它的'祖宗',定义了那么多的规范、规则。(@_@)

好了，不多废话，撸起袖子继续干:

下面来看看一副图:

2. ArrayList中的属性、构造方法、常用方法介绍                                                

先来对java.util.ArrayList<E>的描述进行一些约定:

　　下面文中的:

　　　　'列表'代表ArrayList内部的Object[] elementData数组

　　　　'列表大小'代表ArrayList内部的Object[] elementData数组的长度

　　　　'元素'代表往ArrayList中添加的Java对象

2.1 java.util.ArrayList<E>的常见属性

    //序列号
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;
    //ArrayList实际存储元素的地方 
    private transient Object[] elementData;
    //ArrayList中存储的元素个数
    private int size;
    //ArrayList最多存储元素的个数
    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
    //fast-fail失败机制标记
    protected transient int modCount = 0;

2.2 java.util.ArrayList<E>的构造方法

第一种：默认构造方法（无参数构造方法）

    public ArrayList() 

第二种: 带初始列表容量大小参数的构造方法

    public ArrayList(int initialCapacity) 

第三种:带初始化子列表参数的构造方法

    public ArrayList(Collection<? extends E> c)

2.3 java.util.ArrayList<E>的常用方法

修改操作	boolean add(E e)	将指定的元素添加到此列表的尾部
	void add(int index,E element)	将指定的元素插入此列表中的指定位置
	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现的指定元素
	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
批量操作	boolean addAll(Collection<? extends E> c)	将子集合c中的元素添加到此集合中
	boolean addAll(int index,Collection<? extends E> c)	将子集合c中的元素添加到此集合中的index位置开始处
	void clear()	清空此集合
	protected void removeRange(int fromIndex,int toIndex)	移除集合中索引在fromIndex(包括)和toIndex(不包括)之间的所有元素
	public boolean removeAll(Collection<?> c)	移除此collection中那些也包含在指定collection中的所有元素
	public boolean retainAll(Collection<?> c)	仅保留在子集合c中那些也包含在此集合中的元素
查询操作	boolean contains(Object o)	判断集合中是否包含了元素o
	E get(int index)	返回此集合中index位置上的元素
	int indexOf(Object o)	返回此集合中首次出现元素o的位置
	boolean isEmpty()	判断此集合是否为空
	int lastIndexOf(Object o)	返回此集合中最后一次出现元素o的位置
	int size()	返回此集合中元素的个数
其他操作	Object clone()	返回此列表实例的浅复制
	void ensureCapaCity(int minCapacity)	如有必要,增加此列表实例的容量,以确保它至少能够容纳最小容量参数所指定的元素数
	void trimToSize()	将此列表实例的容量调整为列表的当前大小
数组操作	Object[] toArray()	按适当顺序返回包含此列表中所有元素的数组
	<T> T[] toArray(T[] a)	按适当顺序返回包含此列表中所有元素的数组
Iterator和子List操作	ListIterator<E> listIterator(int index)	返回列表的ListIterator实例
	ListIterator<E> listIterator()	返回列表的ListIterator实例
	Iterator<E> iterator()	返回列表的Iterator实例
	List<E> subList(int fromIndex, int toIndex)	返回列表的子列表

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3. ArrayList遍历方法                                                                          

java.util.ArrayList<E>支持三种遍历方式:

第一种: 通过索引值去遍历（随机遍历）

第三种: 通过增强的for循环去遍历

第三种: 通过迭代器去遍历

下面就来看看三种遍历方式的示例代码和遍历的效率比较:

import java.util.ArrayList;
import java.util.Iterator;
import java.util.List;


public class ArrayListAccessDemo {
    /**
     * 通过索引值去遍历（随机访问）
     */
    public static void accessByIndex(List<Integer> list){
        long beginTime = System.currentTimeMillis();
        for(int i = 0;i < list.size();i++){
            list.get(i);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        long totalTime = endTime - beginTime;
        System.out.println("通过索引值去遍历（随机访问） 花费的时间:" + totalTime+" 毫秒");
        
    }
    
    /**
     * 通过增强的for循环去遍历
     */
    public static void accessByFor(List<Integer> list){
        long beginTime = System.currentTimeMillis();
        for(Integer i : list){
            list.get(i);
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        long totalTime = endTime - beginTime;
        System.out.println("通过增强的for循环去遍历  花费的时间:" + totalTime+" 毫秒");
        
    }
    
    /**
     * 通过Iterator迭代器去遍历
     */
    public static void accessByIterator(List<Integer> list){
        long beginTime = System.currentTimeMillis();
        Iterator<Integer> it = list.iterator();
        while(it.hasNext()){
            it.next();
        }
        long endTime = System.currentTimeMillis();
        long totalTime = endTime - beginTime;
        System.out.println("通过Iterator迭代器去遍历  花费的时间:" + totalTime+" 毫秒");
        
    }
    
    public static void main(String[] args) {
        //创建一个ArrayList实例
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        //往ArrayList实例中添加数据
        for(int i = 0;i < 10000000;i++){
            list.add(i);
        }
        
        accessByIndex(list);
        accessByFor(list);
        accessByIterator(list);
    }
}

运行结果:
ArrayList中有100W条数据时：
通过索引值去遍历（随机访问） 花费的时间:2 毫秒
通过增强的for循环去遍历  花费的时间:9 毫秒
通过Iterator迭代器去遍历  花费的时间:4 毫秒

ArrayList中有500W条数据时：
通过索引值去遍历（随机访问） 花费的时间:4 毫秒
通过增强的for循环去遍历  花费的时间:20 毫秒
通过Iterator迭代器去遍历  花费的时间:9 毫秒

ArrayList中有1000W条数据时：
通过索引值去遍历（随机访问） 花费的时间:3 毫秒
通过增强的for循环去遍历  花费的时间:32 毫秒
通过Iterator迭代器去遍历  花费的时间:13 毫秒

ArrayList中有5000W条数据时：
通过索引值去遍历（随机访问） 花费的时间:3 毫秒
通过增强的for循环去遍历  花费的时间:118 毫秒
通过Iterator迭代器去遍历  花费的时间:55 毫秒

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相关知识                                                                                              

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java.util.AbstractList<E> 　　java.util.Iterator<E> 　　java.util.ListIterator<E>

Java中的标记接口 　　迭代器模式 　　Java中的深拷贝和浅拷贝  java.util.Arrays