Колекції в Java: ArrayList

1. Клас ArrayList

Сьогодні ми вивчимо клас ArrayList. Це перший клас із так званих колекцій. Колекції в Java — настільки обширна і корисна штука, що їй присвячено цілий квест на CodeGym.

Щоб повністю зрозуміти, як влаштовані колекції і всі нюанси їх роботи, потрібно спочатку вивчити ООП, інтерфейси, наслідування, основи багатопоточності та багато іншого.

Тож сьогодні ми просто познайомимося з найпростішою колекцією. Але на досить глибокому рівні, щоб ти розумів, як нею користуватися і як вона працює. Отже, знайомся: колекція ArrayList.

Передісторія

Почну з невеликої передісторії. Програмістам дуже не подобалася одна властивість масиву — його розмір неможливо змінити. Що робити, якщо потрібно зберегти в масиві ще три елементи, а вільного місця тільки одне?

Єдиним рішенням проблеми нестачі місця в масиві було створення масиву дуже великого розміру, щоб усі елементи точно вмістилися. Але це часто призводило до нераціонального витрачання пам’яті. Якщо зазвичай у масиві зберігалося два-три елементи, але був хоча б мізерний шанс, що там їх буде 100, доводилося створювати масив на 100 елементів.

І що ж придумали розробники? Вони написали клас ArrayList (масив-список), який виконував ту ж роботу, що і Array (масив), але міг змінювати свій розмір.

Клас ArrayList

Саме ім'я ArrayList походить з двох слів: Array + List. Array — це масив, а List — список.

Всередині кожного об’єкта типу ArrayList зберігається звичайний масив елементів. Коли ти зчитуєш елементи з ArrayList, він читає їх зі свого внутрішнього масиву. Коли записуєш — записує у внутрішній масив.

У класу ArrayList відсутні всі недоліки, які є у масивів. Він уміє:

• Зберігати елементи певного типу
• Динамічно змінювати розмір списку
• Додавати елементи в кінець списку
• Вставляти елементи на початок і середину списку
• Видаляти елементи з будь-якого місця списку

Детальніше — нижче:

2. Створення об’єкта ArrayList

Щоб створити об’єкт класу ArrayList, потрібно написати код типу:

ArrayList<Тип> ім'я = new ArrayList<Тип>();

Де ArrayList — це тип/клас колекції, Тип — це тип елементів, які зберігає колекція ArrayList, а ім'я — це ім’я змінної типу ArrayList<Тип>.

Тип у змінної ім'я складний — складається аж із двох типів: спочатку вказується тип колекції, а в трикутних дужках зазначається тип елементів, які ця колекція зберігає.

Приклади:

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

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

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

Колекції, на відміну від масивів, не можуть зберігати примітивні типи: тільки типи-класи. Тому, якщо тобі потрібна колекція з типом int, використовуй замість нього тип-обгортку — Integer.

3. Операції з ArrayList

Спочатку довжина тільки-но створеного списку дорівнює нулю: він містить 0 елементів. Якщо в список додати один елемент, його довжина збільшиться на 1. Якщо видалити доданий елемент, знову зменшиться до нуля.

Детальніше про методи класу ArrayList можна дізнатися з таблиці:

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)

Ці методи дозволяють робити зі списком практично всі можливі операції: міняти елементи місцями, додавати елементи, видаляти елементи. Можна навіть очистити список однією командою чи перетворити список у масив.

4. Порівняння ArrayList та Array

Думаю, без порівняння ArrayList та масиву нам не обійтися.

Фактично у масиву є всього 4 дії:

• Створення масиву
• Отримання елемента за номером
• Встановлення елемента за номером
• Отримання довжини масиву

Ось аналоги цих операцій у масиві та в ArrayList:

String[] array = new String[10];

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

String s = array[0];

String s = list.get(0);

array[0] = "Бувай";

list.set(0, "Бувай");

int count = array.length;

int count = list.size();

Давай порівняємо роботу ArrayList з роботою масиву. Для прикладу розв’яжемо таке завдання «ввести 10 рядків з клавіатури і вивести їх на екран у зворотному порядку»

Scanner console = new Scanner(System.in);

// введення рядків з клавіатури
String[] list = new String[10];

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

// виведення вмісту масиву на екран
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);

// введення рядків з клавіатури
ArrayList<String> list = new ArrayList<String>();

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

// виведення вмісту колекції на екран
for (int i = 0; i < list.size(); i++)
{
    int j = list.size() - i - 1;
    System.out.println(list.get(j));
}

Загалом можна провести чітку аналогію. Причому в масиві все навіть якось коротше і зрозуміліше, чи що. Але і в ArrayList не сильно складно: отримати елемент — метод get(), змінити елемент — метод set(), отримати довжину списку — метод size().

То навіщо програмісти використовують клас ArrayList?

Звісно ж, вся справа в інших методах, яких у масиву немає і не буде:

• Додавання елемента в список
• Вставка елемента в середину списку
• Пошук елемента в списку
• Видалення елемента зі списку