ArrayList 的工作原理

ArrayList has 是一个内部的普通数组，它充当数据存储。在大多数情况下，我们不指定列表的确切大小。但是内部数组必须有一些大小！它确实如此。 它的默认大小是 10 。

public static void main(String[] args) {
   ArrayList<Car> cars = new ArrayList<>();
}

图片中的 ArrayList - 1

首先，让我们看看添加新元素是什么样的。首要任务是检查

内部数组在内部数组中是否有足够的空间，

以及是否可以再放一个元素。如果有空间，则将新元素添加到列表的末尾。当我们说“到最后”时，我们并不是指数组中的最后一个位置（那会很奇怪）。我们指的是最后一个当前元素之后的位置。它的索引将是 cars.size() 。我们的列表目前是空的 ( cars.size() == 0 )。因此，新元素将被添加到位置 0。

ArrayList<Car> cars = new ArrayList<>();
Car ferrari = new Car("Ferrari 360 Spider");
cars.add(ferrari);

图片中的 ArrayList - 2

这很清楚。如果我们在中间插入会发生什么，即在其他元素之间？

public static void main(String[] args) {
   ArrayList<Car> cars = new ArrayList<>();
   Car ferrari = new Car("Ferrari 360 Spider");
   Car bugatti = new Car("Bugatti Veyron");
   Car lambo = new Car("Lamborghini Diablo");
   Car ford = new Car("Ford Modneo");

   cars.add(ferrari);
   cars.add(bugatti);
   cars.add(lambo);

   cars.add(1, ford);// add ford to cell 1, which is already occupied
}

同样，首先检查数组中是否有足够的空间。如果有足够的空间，则 元素向右移动 ，从我们插入新元素的位置开始。我们在位置 1 插入。换句话说，从位置 3 的元素被复制到位置 4，元素 2 到位置 3，元素 1 到位置 2。

图片中的 ArrayList - 3

然后我们的新元素被插入到它的位置。前一个元素 (bugatti) 已经从那里复制到一个新位置。

ArrayList - 4

现在让我们看看如果没有地方可以将新元素插入到数组中，这个过程是如何发生的。

ArrayList - 5

当然，首先要检查是否有足够的空间。如果没有足够的空间，则在内部创建一个新数组 ArrayList 其大小是旧数组的大小乘以 1.5 加 1 在我们的例子中，新数组的大小将为 16。所有当前元素将立即复制到那里。

ArrayList - 6

垃圾收集器将删除旧数组，只保留扩展后的新数组。现在有一个新元素的空间。我们将它插入到已被占用的位置 3。现在开始熟悉的程序。所有从索引 3 开始的元素都向右移动一个位置，并且新元素被悄悄添加。 ArrayList - 7 插入完成！我们完成了插入。现在让我们谈谈删除项目。你会记得我们在处理数组时遇到了一个问题：删除元素会在数组中产生“洞”。每次删除，我们都必须编写自己的代码来执行这个转变。

ArrayList 遵循相同的原则，但它已经实现了这种机制。

ArrayList - 8

它是这样的：

ArrayList - 9

最终我们得到了我们想要的：

ArrayList - 10

lambo 元素已被删除。这里我们从中间移除了一个元素。显然，从列表末尾删除一个元素更快，因为该元素被简单地删除而无需移动所有其他元素。让我们再次讨论一下内部数组的维度以及它在内存中的排列方式。

扩展阵列需要一些资源。

因此，不要创建 ArrayList 如果您确定它至少有 100 个元素，则使用默认大小。插入第 100 个元素时，内部数组必须扩展 6 次，并且每次都必须移动所有元素。

从 10 个元素到 16 个元素
从 16 个元素到 25 个元素
从 25 到 38
从 38 到 58
从 58 到 88
从 88 到 133（即旧数组的大小乘以 1.5 加 1）

可以想象，这是相当耗费资源的。因此，如果您已经知道（甚至大约）所需的项目数量，最好创建一个具有特定大小数组的列表：

ArrayList<Car> cars = new ArrayList<>(100);

现在将一次性分配 100 个元素的数组的内存，使数组更高效（不需要扩展）。这种策略也有另一面。

当您从中删除对象时 ArrayList ，内部数组的大小不会自动减小。

假设我们有一个 ArrayList 包含 88 个元素的完整内部数组：

ArrayList - 11

当程序运行时，我们删除了 77 个元素，所以只剩下 11 个：

ArrayList - 12

你已经猜到问题出在哪里了吗？你明白了，内存使用效率低下！我们在这里只使用了 11 个位置，但我们为 88 个元素分配了内存。这比我们需要的多 8 倍！ ArrayList 在这种情况下，我们可以使用该类的一种特殊方法来优化内存使用： trimToSize() 此方法将内部数组的长度“修剪”为当前存储在其中的元素数。

ArrayList - 13

现在我们只分配了我们需要的内存！

『Java』ArrayList 的工作原理

ArrayList 的工作原理