Java ArrayList

一、ArrayList特点

1、动态数组：ArrayList是基于数组实现，但是比传统数组要灵活，可以根据实际需要不断增加元素数量。

2、支持泛型：可以指定ArrayList存储的元素类型（如String、Integer等）。

3、可变长度：ArrayList的长度是可以随意增加或减少的，因此可以动态地添加、删除元素，而不会浪费内存空间。

4、线程不安全：ArrayList不是线程安全的，即在多线程环境下会出现并发问题。

二、ArrayList的基本使用

1、创建ArrayList：通过关键字new来创建ArrayList。

List<String> list = new ArrayList<String>();

2、添加元素：使用add方法添加元素。

list.add("Java");
list.add("Python");
list.add("C++");
list.add("Javascript");

3、获取元素：通过索引获取元素，索引从0开始。

String element = list.get(0);

4、修改元素：通过索引来修改元素。

list.set(0, "HTML");

5、删除元素：通过索引来删除元素。

list.remove(0);

6、遍历元素：使用for-each循环遍历ArrayList。

for(String element : list){
    System.out.println(element);
}

三、ArrayList的扩容机制

ArrayList是一个动态数组，它可以根据需要动态增加和删除元素。但是，在实现时需要考虑到如何处理内存空间，避免不必要的内存浪费。

当ArrayList的容量不能满足当前元素数量时，会自动进行扩容。扩容机制如下：

1、计算当前ArrayList的容量是否已满；

2、如果容量已满，会将当前容量增加一倍，并将原来的数组内容复制到新的数组中；

3、如果新容量还不够用，重复以上操作。

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity){
    // 如果ArrayList还没有创建
    if(elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA){
        minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
}
    ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity){
    modCount++;
    // 如果当前ArrayList的数据量已经超过它的容量了，需要扩容
    if(minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}
private void grow(int minCapacity){
    //原容量
    int oldCapacity = elementData.length;
    //新容量 = old(原容量) * 1.5
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    //如果新容量还不够用，就需要进行一次调整
    if(newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    //如果newCapacity大于MAX_ARRAY_SIZE，会抛出异常
    if(newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    //将原有的数组复制到新数组中
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

四、ArrayList的线程不安全和线程安全方法

1、线程不安全：ArrayList是线程不安全的，若要在线程安全的情况下使用ArrayList，需要使用线程安全的容器CopyOnWriteArrayList。

2、线程安全方法：可以通过synchronized关键字来保证并发下的线程安全。

public void synchronized addToArrayList(){
    list.add("Java");
}

五、ArrayList与LinkedList的比较

1、存储方式：ArrayList是数组存储，LinkedList是链表存储。

2、插入和删除操作：LinkedList的插入和删除效率比ArrayList高。

3、随机访问：ArrayList比LinkedList高效，因为它基于数组实现，可以通过下标进行随机访问。

综上所述，ArrayList在存取元素方面具有优势，而LinkedList在插入和删除元素方面具有优势。

六、总结

Java ArrayList是一种非常常用的动态数组，可以根据需要动态增加或删除元素。ArrayList支持泛型，可以指定存储的元素类型。在实现时需要考虑到ArrayList的扩容机制和线程安全问题，并且跟LinkedList进行比较后选择更适合的容器。