ArrayList集合 · JAVA

[TOC] # 简介 **线程不安全的** Collections中定义了synchronizedList(List list)将此ArrayList转化为线程安全的数组可以保存多个元素，但在某些情况下无法确定到底要保存多少个元素，此时数组将不再适用，因为数组的长度不可变为了保存这些数目不确定的元素，JDK中提供了一系列特殊的类，这些类可以存储任意类型的元素，并且长度可变，统称为集合,**集合存储引用类型,不存储基本类型** ArrayList集合是程序中最常见的一种集合，它属于引用数据类型（类）。在ArrayList内部封装了一个长度可变的数组，当存入的元素超过数组长度时，ArrayList会在内存中分配一个更大的数组来存储这些元素，因此可以将ArrayList集合看作一个长度可变的数组。 # 使用如果我们一开始就知道里面放多少个元素就指定多少个元素,不然多次扩容 ~~~ List list = new ArrayList(80); ~~~ 创建集合的常用格式在此说明一下：导包： ~~~ import java.util.ArrayList; ~~~ 创建对象：与其他普通的引用数据类型创建方式完全相同，但是要指定容器中存储的数据类型： ~~~ ArrayList<要存储元素的数据类型>变量名 = new ArrayList<要存储元素的数据类型>(); ~~~ * 集合中存储的元素，只能为<>括号中指定的数据类型元素； * "<要存储元素的数据类型>"中的数据类型**必须是引用数据类型,不能是基本数据类型** 下面给出8种基本数据类型所对应的引用数据类型表示形式: 基本数据类型对应的引用数据类型表示形式基本数据类型对应的引用 | byte | Byte | | --- | --- | | short | Short | | Int | Integer | | long | Long | | double | Double | | char | Character | | boolean | Boolean | * 存储String类型的元素 ~~~ ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(); ~~~ * 存储int类型的数据 ~~~ ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); ~~~ * 存储Phone类型的数据(要有Phone这个类) ~~~ ArrayList<Phone> list = new ArrayList<Phone>(); ~~~ ## 常用方法方法声明功能描述 ~~~ boolean add（Object obj）将指定元素obj追加到集合的末尾 Object get（int index）返回集合中指定位置上的元素 int size（）返回集合中的元素个数 boolean add（int index, Object obj）将指定元素obj插入到集合中指定的位置 Object remve（int index）从集合中删除指定index处的元素，返回该元素 void clear（）清空集合中所有元素 Object set（int index,Object obj）用指定元素obj替代集合中指定位置上的元素 ~~~ ## 补充方法 boolean add（int index,Object obj）功能：在集合中指定index位置，添加新元素obj 功能说明：假设集合list中有元素[“java”,“javaEE”]，当使用add(1，“javaWeb”)后，集合list中的元素为[“java”,“javaWeb”,“JavaEE”]。 Object set（int index,Object obj）功能：用指定元素obj替代集合中指定index位置的元素功能说明：假设集合list中有元素[“java”,“javaEE”]，当使用set(0，“javaWeb”)后，集合list中的元素为[“javaWeb”,“JavaEE”]。 Object remve（int index）功能：从集合中删除指定index处的元素，返回该元素功能说明：假设集合list中有元素[“java”,“javaEE”]，当使用remove(0)后，集合list中的元素为[“JavaEE”]，返回值为“java”。 void clear（）功能：清空集合中所有元素功能说明：假设集合list中有元素\[“java”,“javaEE”\]，当使用clear\(\)后，集合list中的元素为空\[\]。例如 ~~~ import java.util.ArrayList; public class ArrayListDemo01 { public static void main(String[] args) { // 创建ArrayList集合 ArrayList<String> list = new ArrayList<String>(); // 向集合中添加元素 list.add("stu1"); list.add("stu2"); list.add("stu3"); list.add("stu4"); // 获取集合中元素的个数 System.out.println("集合的长度：" + list.size()); // 取出并打印指定位置的元素 System.out.println("第1个元素是：" + list.get(0)); System.out.println("第2个元素是：" + list.get(1)); System.out.println("第3个元素是：" + list.get(2)); System.out.println("第4个元素是：" + list.get(3)); } } ~~~ # 遍历 ~~~ for (类型变量: 数组|集合){ //每一次循环自动把数组的内容设置给变量 } ~~~ ~~~ import java.util.ArrayList; public class ArrayListDemo02 { public static void main(String[] args) { //创建ArrayList集合 ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>(); //添加元素到集合 list.add(13); list.add(15); list.add(22); list.add(29); //遍历集合 for (int i = 0; i < list.size(); i++) { //通过索引，获取到集合中每个元素 int n = list.get(i); System.out.println(n); } } } ~~~ # Collections.synchronizedList **线程安全的** 底层在集合的所有方法之上加上了synchronized synchronizedList修饰list如下： ~~~ private static List<String> TEST_LIST = Collections.synchronizedList(new ArrayList<String>()); ~~~ 因为ArrayList本身不是线程安全的，通过Collections.synchronizedList可以将其包装成一个线程安全的List。下面通过一个实例来理解synchronizedList的用法 ~~~ ArrayList<String> res = new ArrayList<>(); res.add("1"); res.add("2"); res.add("3"); List<String> synList = Collections.synchronizedList(res); synchronized (res) { //获取迭代器 Iterator<String> iterator = synList.iterator(); //遍历 while (iterator.hasNext()) { System.out.println(iterator.next()); } } ~~~ **synchronizedList在迭代的时候，需要开发者自己加上线程锁控制代码，因为在整个迭代的过程中如果在循环外面不加同步代码，在一次次迭代之间，其他线程对于这个容器的add或者remove会影响整个迭代的预期效果，所以这里需要用户在整个循环外面加上synchronized(list)** # CopyOnWriteArrayList ArrayList的线程安全的变体，其原理大概可以通俗的理解为:初始化的时候只有一个容器，很常一段时间，这个容器数据、数量等没有发生变化的时候，大家(多个线程)，都是读取(假设这段时间里只发生读取的操作)同一个容器中的数据，所以这样大家读到的数据都是唯一、一致、安全的，但是后来有人往里面增加了一个数据，这个时候CopyOnWriteArrayList 底层实现添加的原理是先copy出一个容器(可以简称副本)，再往新的容器里添加这个新的数据，最后把新的容器的引用地址赋值给了之前那个旧的的容器地址，**但是在添加这个数据的期间，其他线程如果要去读取数据，仍然是读取到旧的容器里的数据** **如果不是写少读多的场景，使用 CopyOnWriteArrayList 开销比较大，因为每次对其更新操作（add/set/remove）都会做一次数组拷贝。** `CopyOnWriteArrayList`的整个add操作都是在**锁**的保护下进行的。这样做是为了避免在多线程并发add的时候，**复制出多个副本出来**,把数据搞乱了，导致最终的数组数据不是我们期望的。 `CopyOnWriteArrayList`的`add`操作的源代码如下 ~~~ public boolean add(E e) { //1、先加锁 final ReentrantLock lock = this.lock; lock.lock(); try { Object[] elements = getArray(); int len = elements.length; //2、拷贝数组 Object[] newElements = Arrays.copyOf(elements, len + 1); //3、将元素加入到新数组中 newElements[len] = e; //4、将array引用指向到新数组 setArray(newElements); return true; } finally { //5、解锁 lock.unlock(); } } ~~~ 使用 ~~~ ArrayList<String> res = new ArrayList<String>(); res.add("1"); res.add("2"); res.add("3"); CopyOnWriteArrayList<String> copyOnWriteArrayList = new CopyOnWriteArrayList<>(res); copyOnWriteArrayList.add("4"); copyOnWriteArrayList.add("5"); System.out.println(copyOnWriteArrayList); ~~~