🟦 Java ArrayList 详解

1️⃣ 什么是 ArrayList？

  • ArrayList 是 Java 集合框架（java.util 包）中的一个类。
  • 本质：基于 动态数组 实现的 可变长列表。
  • 特点：
    • 元素有序（插入顺序就是存储顺序）。
    • 允许存放 重复元素。
    • 允许存放 null。
    • 底层通过 数组扩容机制 实现自动增长。

👉 和 数组 (array[]) 的区别：

  • 数组：长度固定，声明时必须指定大小。
  • ArrayList：长度可变，存放的元素数量可以动态增减。

2️⃣ ArrayList 的定义与初始化

import java.util.ArrayList;

public class TestArrayList {
    public static void main(String[] args) {
        // 1. 创建一个空的 ArrayList（默认容量为 10）
        ArrayList<String> list1 = new ArrayList<>();

        // 2. 指定初始容量
        ArrayList<Integer> list2 = new ArrayList<>(20);

        // 3. 通过另一个集合初始化
        ArrayList<String> list3 = new ArrayList<>(list1);
    }
}

3️⃣ 常用方法

（1）添加元素

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("苹果");
list.add("香蕉");
list.add("橙子");

// 在指定位置插入
list.add(1, "草莓"); // [苹果, 草莓, 香蕉, 橙子]

（2）访问元素

String fruit = list.get(2); // 获取下标为 2 的元素 -> 香蕉

（3）修改元素

list.set(0, "榴莲"); // 修改下标 0 的元素 -> [榴莲, 草莓, 香蕉, 橙子]

（4）删除元素

list.remove(1);        // 按下标删除 -> 删除草莓
list.remove("橙子");   // 按对象删除 -> 删除橙子
list.clear();          // 清空所有元素

（5）查询

list.add("苹果");
list.add("香蕉");
System.out.println(list.contains("苹果")); // true
System.out.println(list.indexOf("苹果"));  // 0
System.out.println(list.isEmpty());       // false
System.out.println(list.size());          // 2

4️⃣ 遍历方式

ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("A");
list.add("B");
list.add("C");

// 1. for 循环
for (int i = 0; i < list.size(); i++) {
    System.out.println(list.get(i));
}

// 2. 增强 for 循环
for (String item : list) {
    System.out.println(item);
}

// 3. Iterator 迭代器
import java.util.Iterator;
Iterator<String> it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
    System.out.println(it.next());
}

// 4. Java 8 Lambda 表达式
list.forEach(e -> System.out.println(e));

5️⃣ ArrayList 底层原理（扩容机制）

  • 底层是 动态数组（Object[] elementData）。
  • 默认初始容量 = 10。
  • 当元素数量 > 当前数组容量时，会 自动扩容：
    • 新容量 = 原容量 × 1.5 （即增加 50%）。
    • 把旧数组数据拷贝到新数组。

👉 因此：

  • 频繁扩容会有性能开销（复制数组）。
  • 如果能预估数据量，建议在创建时指定容量： ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(1000);

6️⃣ 与 LinkedList 的区别

特点ArrayListLinkedList
底层实现动态数组双向链表
随机访问O(1) 速度快O(n) 速度慢
插入删除中间位置较慢（需要移动元素）任意位置都较快（只需修改指针）
内存开销较小较大（存储指针）

👉 使用建议：

  • 随机访问多（如根据下标访问元素）：用 ArrayList。
  • 频繁插入删除：用 LinkedList。

7️⃣ 常见坑 ⚠️

  1. 边遍历边删除会出错 for (String item : list) { if (item.equals("A")) { list.remove(item); // ❌ 会报 ConcurrentModificationException } } ✅ 正确写法：用 Iterator Iterator<String> it = list.iterator(); while (it.hasNext()) { if (it.next().equals("A")) { it.remove(); // 正确 } }
  2. 线程不安全
    • ArrayList 不是线程安全的。
    • 多线程环境用 Collections.synchronizedList() 或 CopyOnWriteArrayList。

8️⃣ 使用场景

  • 存储一组有序数据，需要 快速随机访问。
  • 适合存放 查询多、修改少 的数据。
  • 常用于缓存、批量处理、需要排序的场景。

📝 总结

  • ArrayList 本质：动态数组，可自动扩容。
  • 特点：有序、允许重复、可存 null。
  • 底层机制：默认容量 10，扩容为 1.5 倍。
  • 优点：查询快。
  • 缺点：插入删除慢、线程不安全。
  • 最佳实践：查询多 → ArrayList，增删多 → LinkedList。