Этой строкой мы создали объект класса ArrayList. В нём создался массив из десяти ссылок на Integer (10 — это длина массива внутри ArrayList по умолчанию). Однако ни одно из полей этого массива нам недоступно, и метод "list.isEmpty();" вернёт true. В нашем list пока нет ни одного элемента. На картинке это будет выглядеть примерно так:

После применения "list.add(5);" получим следующую картинку:

В случае, если мы проделаем добавление элемента десять раз подряд и захотим сделать это одиннадцатый раз, то у нас возникнет проблема. Проблема состоит в том, что наш массив в list закончился и нам больше некуда записывать данные. Поэтому нам необходимо расширить массив. Это происходит автоматически. Для этого создаётся новый массив большей длины, и в него копируются значения из прежнего массива. Это довольно дорогостоящая операция, она выполняется примерно O(N) итераций. В классе ArrayList длина нового массива превосходит длину прежнего массива в полтора раза. Итого, если проделать 11 раз подряд операцию "list.add(5);", то получится примерно следующая картинка:

Заметим также, что выполнение операции "list.remove(index);" не уменьшит реальную длину массива в list.

Таблица времени работы в среднем операций для ArrayList.

Рассмотрим теперь асимптотическое время выполнения операций над ArrayList:

Заметим, что для add(value) и add(index, value) время выполнения составляет O(1) и O(size - index) соответственно, хотя в худшем случае эти операции работают O(size). Покажем, почему же среднее время работы для операции add(value) получается O(1).

Оценка времени работы операции add(value).

Давайте, для начала, рассмотрим вариант, в котором увеличение массива происходит всего на один элемент. В таком случае при добавлении нового элемента нам каждый раз пришлось бы создавать новый массив и копировать в него все элементы старого. Таким образом время работы add(value) всегда (в том числе и в среднем) равнялось бы O(N). Даже в случае расширения \ нашего массива каждый раз на k элементов время работы в среднем всё равно составило бы O(N). Действительно. Каждый k-ый раз операция выполняется за O(N), а в остальных случаях за O(1). Если взять среднее арифметическое, то получим C * N, то есть O(N).

Рассмотрим теперь реальный случай, в котором удлиннение массива каждый раз происходит в полтора раза. Пускай мы заполняем объект типа LinkedList size элементами. Предположим также, что для добавления последнего элемента нашему массиву пришлось расширяться. Подсчитаем, сколько времени нам понадобилось на заполнение этого объекта. Последнее добавление элемента заняло порядка size операций. Несколько предыдущих вызовов заняли порядка одной операции каждый. Предпоследнее "долгое" добавление производилось примерно (2/3)*size операций (так как массив расширяется каждый раз в полтора раза). И так далее. Получим, что операций всего было произведено примерно:

size + (2/3) * size + (2/3) 2 * size + (2/3) 3 * size + ... = size / (1 - 2/3) = 3 * size

То есть мы получили, что выполнение операции add(value) size раз происходит C * size времени, а это и означает, что время выполнения add(value) равно O(1).

Дополнительные методы в ArrayList.

В дополнение к уже изученным методам для ArrayList есть ещё пара методов, о которых полезно знать: trimToSize() и ensureCapacity(capacity). Первый метод сокращает массив до длины, которая хранится параметром в ArrayList. То есть при его использовании просто-напросто удаляются незначащие элементы массива. При использовании "list.ensureCapacity(capacity);" длина массива станет по крайней мере capacity. Эти методы стоит иметь в виду, но они не так часто бывают нужны. Обе эти операции позволяют экономить память, а ensureCapacity(capacity) при правильном использовании уменьшает время работы программы.

Также длину массива можно задавать при конструировании объекта класса ArrayList. Для задания массиву изначальной длины capacity достаточно написать:

ArrayList list = new ArrayList(capacity);

Заключение.

Обзор класса ArrayList мы закончим небольшим сравнением его с классом LinkedList.

В ArrayList произвольный доступ к элементам списка происходит за константное время, когда в LinkedList — за линейное. В этом плане лучше пользоваться объектом класса ArrayList. Но, предупреждаем ещё раз, нужно избегать применения таких операций как get(i). Если у Вас есть возможность обойти вызов get(i), то лучше этой возможностью воспользоваться.

В силу того, что Java — объектно-ориентированный язык программирования, значительных перевесов в борьбе за экономию памяти ни тот ни другой класс не получают. Хотя формально в этом плане выигрывает ArrayList (если учесть, что у него есть такие возможности, как trimToSize), этот выигрыш является незначительным.

LinkedList хорош тем, что мы всегда точно знаем, сколько времени займёт добавление нового элемента. В ArrayList мы можем говорить лишь о среднем значении времени добавления нового элемента.

Основной же недостаток ArrayList заключается в том, что возможность вызова спецфункций для этого класса входит в противоречие с идеалогией объектно-ориентированного программирования.

В этой статье речь пойдет о, пожалуй, наиболее часто используемых коллекциях List, а именно о таких классах как AbstractList, ArrayList, LinkedList.

List - упорядоченная коллекция иногда называемая списком или последовательностью. Список может содержать повторяющиеся элементы. Разработчик имеет абсолютный контроль над тем, в каком месте списка будет вставлен каждый элемент. Также пользователь может получить доступ к элементам списка по индексу. В дополнение к стандартным операциям интерфейса Collection, List содержит следующие:

• Доступ по позиции ;
• Поиск ;
• Диапазон элементов (sublist) .

Доступ по позиции - манипулирует элементами на основе их индексной позиции в списке.

Не взирая на то, что в интерфейсе List присутствуют методы для доступа к элементу по позиции (индексу), делать это не рекоммендуется. В некоторых реализациях списка (например, LinkedList), эти операции могут выполнятся за время, пропорциональное значению индекса.

Поиск - находит указанный элемент и возвращает его позицию в списке. Для этого служит два метода: indexOf() и lastIndexOf().

Специальный итератор ListIterator - содержит усовершенствованный итератор ListIterator для обработки последовательных свойств списка.

ListIterator позволяет вставлять и заменять элементы и производить перебор элементов в двух направлениях. Ниже приведено объявление интерфейса ListIterator:

Public interface ListIterator extends Iterator { boolean hasNext(); E next(); boolean hasPrevious(); E previous(); int nextIndex(); int previousIndex(); void remove(); //optional void set(E e); //optional void add(E e); //optional }

Описание Iterator:

Public interface Iterator { boolean hasNext(); E next(); void remove(); }

Как видно из вышеприведенного кода, в ListIterator появились методы для управления итератором в обратном порядке: hasPrevious(), previous(), previousIndex().

Диапазон элементов (sublist) - позволяет манипулировать произвольным диапазоном в списке. Это выполняется с помощью метода subList(). Например так:

List stringList = new ArrayList(Arrays.asList("2", "1", "2", "4", "3", "5")); stringList.subList(2, 4).clear(); for(String entry: stringList){ System.out.print(entry); } // Output: 2135

Метод subList() принимает два значения: стартовый индекс и конечный индекс подсписка. Обратите внимание, что диапазон элементов (список) не создается дублированием элементов из родительского списка. Этот список является частью родительского списка из-за чего все манипуляции над ним отражаются на родительском списке. Вышеприведенный пример это хорошо демонстрирует.

Также обратите внимание, что элемент с конечным индексом не включается в список.

На Рис.1 приведена иерархия классов List.

Интерфейсу List также принадлежит два устаревших класса: Vector и Stack, о которых упоминалось в предыдущей статье.

В отличие от Set, List может содержать повторяющиеся элементы. Также может содержать null-элементы.

Некоторые реализации списков имеют ограничения на элементы, которые они могут содержать. Например, в некоторых реализациях запрещено использовать null в качестве элемента для вставки (на ArrayList и LinkedList это правило не распространяется).

Два объекта типа List одинаковы (т.е., метод equals() возвращает true) только в том случае, когда они содержат одинаковые элементы в одном и том же порядке.

ArrayList - наиболее широко используемая реализация List. ArrayList обладает наибольшей производительностью в плане доступа к случайному элементу в массиве.