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Java ArrayList 完整详解

news 2026/6/28 23:27:54

Java ArrayList 完整详解

一、概述

ArrayList是java.util包下基于动态数组实现的 List 集合，底层是 Object[] 数组，自动扩容，支持随机访问、增删改查。

线程不安全，多线程并发修改会抛ConcurrentModificationException
允许存放null，元素可重复、有序（插入顺序不变）
查询快、中间/头部删除插入慢（需要数组移位）

类关系

ArrayList<E>extendsAbstractList<E>implementsList<E>,RandomAccess,Cloneable,Serializable

RandomAccess标记接口：支持下标快速随机访问，遍历优先用普通for循环。

二、底层原理

默认初始容量：DEFAULT_CAPACITY = 10
空构造器先赋值空数组，第一次add时才扩容到10，节省内存
扩容机制：
- 新容量 = 旧容量 + 旧容量 / 2（1.5倍扩容）
- 若1.5倍仍不够，直接取所需最小容量
- 最大容量：Integer.MAX_VALUE - 8
增删操作：数组复制Arrays.copyOf()，移位消耗性能

三、常用构造方法

// 1. 空构造，初始数组为空，首次add扩容至10ArrayList<String>list1=newArrayList<>();// 2. 指定初始容量（推荐已知数据量时使用，减少扩容）ArrayList<Integer>list2=newArrayList<>(20);// 3. 传入集合，复制所有元素List<Integer>temp=Arrays.asList(1,2,3);ArrayList<Integer>list3=newArrayList<>(temp);

四、核心常用API

1. 添加元素

ArrayList<String>list=newArrayList<>();list.add("A");// 尾部添加list.add(1,"B");// 指定下标插入（下标不能越界）list.addAll(Arrays.asList("C","D"));// 批量添加集合

2. 获取元素

Strings=list.get(0);// 根据下标取值，越界抛IndexOutOfBoundsExceptionintsize=list.size();// 获取集合元素个数

3. 修改元素

list.set(0,"AA");// 替换指定下标元素，返回旧值

4. 删除元素

list.remove(0);// 按下标删除，返回被删元素list.remove("B");// 按对象删除，只删第一个匹配元素，返回booleanlist.removeAll(Arrays.asList("C","D"));// 删除交集元素list.clear();// 清空所有元素，数组保留容量

5. 判断与查找

list.contains("A");// 是否包含元素list.indexOf("A");// 首个匹配下标，无则-1list.lastIndexOf("A");// 最后一个匹配下标list.isEmpty();// 是否为空集合

6. 转换数组

Object[]arr1=list.toArray();String[]arr2=list.toArray(newString[0]);// 转指定类型数组

五、三种遍历方式

1. 普通for（推荐，随机访问最快）

for(inti=0;i<list.size();i++){System.out.println(list.get(i));}

2. 增强for循环（foreach，底层迭代器）

for(Stringstr:list){System.out.println(str);}

3. Iterator迭代器（遍历中安全删除）

Iterator<String>it=list.iterator();while(it.hasNext()){Strings=it.next();if("A".equals(s)){it.remove();// 安全删除，不会并发修改异常}}

❌ 禁止foreach里直接list.remove()，会触发并发修改异常。

六、线程安全问题

ArrayList非线程安全，多线程同时读写会报错或数据错乱。

解决方案

Vector：旧集合，方法全加synchronized，性能差，不推荐
Collections.synchronizedList()：包装成同步集合

List<String>safeList=Collections.synchronizedList(newArrayList<>());

CopyOnWriteArrayList：读写分离，读不加锁，写复制新数组，读多写少场景首选

七、常用示例代码

importjava.util.ArrayList;importjava.util.Arrays;publicclassArrayListDemo{publicstaticvoidmain(String[]args){ArrayList<Integer>nums=newArrayList<>();// 添加nums.add(10);nums.add(20);nums.add(30);nums.add(1,15);// 查询System.out.println(nums.get(1));// 15System.out.println(nums.size());// 4// 修改nums.set(0,99);// 删除nums.remove(Integer.valueOf(30));// 遍历for(Integernum:nums){System.out.print(num+" ");}}}

八、ArrayList vs LinkedList

特性	ArrayList	LinkedList
底层	动态数组	双向链表
查询	快 O(1)	慢 O(n)
头尾增删	尾部快，头部慢	头尾极快 O(1)
内存	连续数组，占用少	每个节点存前后指针，开销大
适用场景	大量查询、少量删除	频繁头部/中间插入删除