Коллекции в Java: ArrayList

1. Класс ArrayList

Сегодня мы изучим класс ArrayList. Это первый класс из так называемых коллекций. Коллекции в Java — настолько обширная и полезная вещь, что ей посвящен целый квест на JavaRush.

Чтобы полностью понять, как устроены коллекции и все нюансы их работы, нужно сначала изучить ООП, интерфейсы, наследование, азы многопоточности и многое другое.

Поэтому сегодня мы просто познакомимся с самой простой коллекцией. Зато на достаточно глубоком уровне, чтобы вы понимали, как ей пользоваться и как она работает. Итак, встречайте: коллекция ArrayList.

Предыстория

Начну с небольшой предыстории. Программистам очень не нравилось одно свойство массива — его размер нельзя изменять. Что делать, если нужно сохранить в массиве ещё три элемента, а свободное место только одно?

Единственным решением проблемы нехватки места в массиве было создание массива очень большого размера, чтобы все элементы туда точно поместились. Но это часто приводило к нерациональному расходу памяти. Если обычно в массиве хранилось два-три элемента, но был хотя бы мизерный шанс, что там их будет 100, приходилось создавать массив на 100 элементов.

И что же придумали программисты? Они написали класс ArrayList (массив-список), который выполнял ту же работу, что и Array (массив), но мог изменять свой размер.

Класс ArrayList

Само название ArrayList происходит из двух слов: Array + List. Array — это массив, а List — список.

Внутри каждого объекта типа ArrayList хранится обычный массив элементов. Когда вы считываете элементы из ArrayList, он считывает их со своего внутреннего массива. Когда записываете — записывает их во внутренний массив.

У класса ArrayList отсутствуют все недостатки, которые есть у массивов. Он умеет:

• Хранить элементы определенного типа
• Динамически менять размер списка
• Добавлять элементы в конец списка
• Вставлять элементы в начало и середину списка
• Удалять элементы из любого места списка

Подробнее — ниже:

2. Создание объекта ArrayList

Чтобы создать объект класса ArrayList, нужно написать код типа:

ArrayList<Тип> имя = new ArrayList<Тип>();

Где ArrayList — это тип/класс коллекции, Тип — это тип элементов, которые хранит коллекция ArrayList, а имя — это имя переменной типа ArrayList<Тип>.

Тип у переменной имя составной — состоит аж из двух типов: сначала указывается тип коллекции, а в треугольных скобках указывается тип элементов, которые эта коллекция хранит.

Примеры:

ArrayList<Integer> list = new ArrayList<Integer>();

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

ArrayList<Double> list = new ArrayList<Double>();

Коллекции, в отличие от массивов, не могут хранить примитивные типы: только типы-классы. Поэтому если вам нужна коллекция с типом int, используйте вместо него тип-обертку — Integer.

3. Операции с ArrayList

Изначально длина только что созданного списка равна нулю: он содержит 0 элементов. Если в список добавить один элемент, его длина увеличится на 1. Если удалить добавленный элемент, опять уменьшится до нуля.

Более подробно можно узнать о методах класса ArrayList из таблицы:

void add(тип value)

void add(int index, тип value)

тип get(int index)

void set(int index, тип value)

тип remove(int index)

boolean remove(тип value)

void clear()

boolean contains(тип value)

boolean isEmpty()

int size()

тип[] toArray(тип[] array)

Данные методы позволяют делать со списком практически все возможные операции: менять элементы местами, добавлять элементы, удалять элементы. Можно даже очистить список одной командой или преобразовать список в массив.

4. Сравнение ArrayList и Array

Думаю, без сравнения ArrayList и массива нам не обойтись.

Фактически у массива есть всего 4 действия:

• Создание массива
• Получение элемента по номеру
• Установка элемента по номеру
• Получение длины массива

Вот аналоги этих операций в массиве и в ArrayList:

String[] array = new String[10];

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

String s = array[0];

String s = list.get(0);

array[0] = "Пока";

list.set(0, "Пока");

int count = array.length;

int count = list.size();

Давайте сравним работу ArrayList с работой массива. Для примера решим такую задачу «ввести 10 строк с клавиатуры и вывести их на экран в обратном порядке»

Scanner console = new Scanner(System.in);

// ввод строк с клавиатуры
String[] list = new String[10];

for (int i = 0; i < list.length; i++)
{
    String s = console.nextLine();
    list[i] = s;
}

// вывод содержимого массива на экран
for (int i = 0; i < list.length; i++)
{
    int j = list.length - i - 1;
    System.out.println(list[j]);
}

Scanner console = new Scanner(System.in);

// ввод строк с клавиатуры
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();

for (int i = 0; i < 10; i++)
{
    String s = console.nextLine();
    list.add(s);
}

// вывод содержимого коллекции на экран
for (int i = 0; i < list.size(); i++)
{
    int j = list.size() - i - 1;
    System.out.println(list.get(j));
}

В принципе можно провести четкую аналогию. Причем в массиве все даже как-то короче и понятнее что-ли. Но и в ArrayList не сильно сложно: получить элемент — метод get(), изменить элемент — метод set(), получить длину списка — метод size().

Так зачем программисты используют класс ArrayList?

Конечно же, все дело в остальных методах, которых у массива нет и не будет:

• Добавление элемента в список
• Вставка элемента в середину списка
• Поиск элемента в списке
• Удаление элемента из списка