ArrayList在Java中的內部運作原理

ArrayList是Java Collection Framework中實作List介面的類別。它是一個線性結構，順序儲存和存取每個元素，這是因為它內部使用動態陣列來儲存其元素。與數組一樣，它也允許儲存重複元素。這裡的動態數組是指能夠根據需要增長和收縮的數組。在本文中，我們將探討 ArrayList 的內部運作原理，以展示它如何儲存其元素並在操作期間調整自身大小。

ArrayList 在 Java 內部如何運作？

我們大多數人都知道標準陣列是固定長度的。一旦數組被聲明並初始化，它們就不能增長或收縮，這意味著我們在指定其大小後不能添加更多元素。但是，在一些極端情況下，開發人員可能直到運行時才知道所需的陣列大小。在這種情況下，ArrayList 是陣列的更好替代方案，它可以動態增加或減少元素的數量。

ArrayList 的建構子

要在我們的程式中使用ArrayList，我們首先需要建立ArrayList類別的實例。為此，Java 提供了以下提到的三種不同的構造函數：

• ArrayList()：它將建立一個空的ArrayList。

• ArrayList(intcapacityInitial)：在此建構函式中，我們可以傳遞 ArrayList 可容納的元素數量的初始容量。一旦元素數量達到初始容量，該容量就會自動增加。

• ArrayList(Collection collectionName)：我們也可以使用此建構子從另一個集合建立 ArrayList。

為什麼ArrayList是動態的？

當我們使用內建方法「add()」為 ArrayList 新增元素時，它首先檢查陣列中是否有足夠的空間來儲存新元素。如果存在，它將新元素分配給數組中的下一個可用索引。如果沒有足夠的空間容納新元素，它會建立一個容量更大的新數組，通常是當前容量的1.5 倍，然後將舊數組中的所有現有元素複製到新數組，並將新元素分配給下一個元素新建立的陣列中的可用索引。

當我們使用內建方法「remove()」從 ArrayList 中刪除一個元素時，它會將刪除的元素之後的所有元素向左移動一個索引。但是，它不會立即收縮數組，但如果大小與容量相比太小，它可能會在稍後收縮。

讓我們討論幾個例子，以便更好地理解上面討論的要點。

範例 1

以下範例說明如何在 Java 中建立和列印 ArrayList 的元素。

import java.util.*;
public class Example1 {
   public static void main(String[] args) {
	   // Creating arraylist 
      ArrayList<Integer> araylist = new ArrayList<Integer>();
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>// Adding elements in arraylist<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>araylist.add(8);
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>araylist.add(5);
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>araylist.add(2);
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>araylist.add(9);
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>araylist.add(2);
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>araylist.add(4);
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>araylist.add(9);
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>araylist.add(7);
<span style="font-size: 11.4844px;">      </span>System.out.println("List of elements: " + araylist);
   }
}

輸出

List of elements: [8, 5, 2, 9, 2, 4, 9, 7]

範例 2

在下面的範例中，我們將建立一個具有初始容量的ArrayList，並嘗試新增超過指定容量的元素，以顯示ArrayList可以動態成長。

import java.util.*;
public class Example2 {
   public static void main(String[] args) {
      // Creating arraylist with initial capacity of 5
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>ArrayList<Integer> araylist = new ArrayList<Integer>(5);
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>// Adding elements in arraylist
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>araylist.add(80); // 1
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>araylist.add(15); // 2
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>araylist.add(23); // 3
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>araylist.add(9); // 4
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>araylist.add(12); // 5
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>// adding more elements 
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>araylist.add(14);
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>araylist.add(91);
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>araylist.add(74);
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>System.out.println("List of elements: " + araylist);
   }
}

輸出

List of elements: [80, 15, 23, 9, 12, 14, 91, 74]

範例 3

在此範例中，我們將從 HashSet 建立一個 ArrayList，以示範可以將一個集合的元素新增至 ArrayList。在內部，它首先檢查傳遞的集合的大小，然後使用「Arrays.copyOf()」方法將元素儲存在給定的 ArrayList 中。

import java.util.*;
public class Example3 {
   public static void main(String[] args) {
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>// Creating a Set 
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>HashSet<Integer> setH = new HashSet<>();
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>// Adding elements in the Set
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>setH.add(80); 
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>setH.add(15); 
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>setH.add(23); 
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>setH.add(9); 
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>setH.add(12); 
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>setH.add(14);<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>setH.add(91);
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>setH.add(74);
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>// Passing the Set to the ArrayList
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>ArrayList<Integer> araylist = new ArrayList<>(setH);
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>// printing the result
<span style="font-size: 0.875em; font-weight: var(--bs-body-font-weight);">      </span>System.out.println("List of elements: " + araylist);
   }
}

輸出

List of elements: [80, 23, 9, 74, 91, 12, 14, 15]

結論

我們透過定義 ArrayList 開始本文，在下一節中，我們討論了它的內部運作原理。 ArrayList 是一個可調整大小的陣列，其預設容量為 10，當我們在其中添加更多元素時，可以增加該容量。我們也可以在建立 ArrayList 時在其建構函式中指定初始容量。

以上是ArrayList在Java中的內部運作原理的詳細內容。更多資訊請關注PHP中文網其他相關文章！