Пользователь Professor Hans Noodles
Professor Hans Noodles
41 уровень

Класс ArrayList

Статья из группы Java Developer
Привет! В прошлых лекциях мы подробно разобрали такую структуру данных как массив и рассмотрели распространенные примеры работы с ними. Но у этой структуры данных есть ряд недостатков. Ответом на них в Java стало появление ArrayList. Если говорить максимально просто, то список ArrayList — это “прокачанный” массив с большим количеством новых возможностей. Класс ArrayList - 1

Чем Arraylist отличается от обычных массивов?

Вообще, массивы — штука достаточно удобная и как ты уже заметил, с ними можно много чего делать :) Тем не менее, у массивов есть и ряд недостатков.
  • Ограниченный размер. Нужно уже на этапе создания массива знать, сколько ячеек он должен содержать. Недооценишь нужное количество — места не хватит. Переоценишь — массив останется полупустым, и это еще полбеды. Ведь получается, ты еще и выделишь под него больший объем памяти, чем нужно.
  • У массива нет методов для добавления элементов. Всегда приходится явно указывать индекс ячейки, куда нужно добавить элемент. Если нечаянно указать уже занятую ячейку с каким-то нужным значением, оно перезапишется.
  • Нет методов для удаления элемента. Значение можно только “обнулить”.

public class Cat {

   private String name;

   public Cat(String name) {
       this.name = name;
   }

   public static void main(String[] args) {

       Cat[] cats = new Cat[3];
       cats[0] = new Cat("Томас");
       cats[1] = new Cat("Бегемот");
       cats[2] = new Cat("Филипп Маркович");

       cats[1] = null;

      
      
       System.out.println(Arrays.toString(cats));
   }

   @Override
   public String toString() {
       return "Cat{" +
               "name='" + name + '\'' +
               '}';
   }
}
Вывод:

[Cat{name='Томас'}, null, Cat{name='Филипп Маркович'}]
Все эти недочеты можно устранить, используя ArrayList. Создается он очень просто:

ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<Cat>();
Теперь мы создали список для хранения объектов Cat. Обрати внимание: мы не указываем размер ArrayList’a, поскольку он является автоматически расширяемым. Как такое возможно? Легко. Ты удивишься, но в основе ArrayList’a лежит самый обыкновенный массив :) Да, внутри у него находится массив, в котором и хранятся наши элементы. Но у ArrayList’a есть специальный механизм по работе с ним:
  • Когда этот внутренний массив заполняется, ArrayList создает внутри себя новый массив. Его размер = (размер старого массива * 1,5) +1.
  • Все данные копируются из старого массива в новый
  • Старый массив удаляется сборщиком мусора.
Благодаря этому механизму в ArrayList’e (в отличие от массива) реализован метод для добавления нового элемента. Это метод add().

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<Cat>();
   cats.add(new Cat("Бегемот"));
}
Новый элемент добавляется в конец списка. Теперь риска переполнения нет, поэтому такой механизм полностью безопасен. Кстати, ArrayList умеет не только искать объект по индексу, но и наоборот — может найти индекс объекта в ArrayList’e по ссылке на объект! Для этого в нем реализован метод indexOf(): Мы передаем в него ссылку на нужный объект, и indexOf() возвращает нам его индекс:

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>();
   Cat thomas = new Cat("Томас");
   Cat behemoth = new Cat("Бегемот");
   Cat philipp = new Cat("Филипп Маркович");
   Cat pushok = new Cat("Пушок");

   cats.add(thomas);
   cats.add(behemoth);
   cats.add(philipp);
   cats.add(pushok);

   int thomasIndex = cats.indexOf(thomas);
   System.out.println(thomasIndex);
}
Вывод:

0
Все верно, объект thomas действительно хранится в ячейке 0. У массивов есть не только недостатки, но и несомненные преимущества. Одно из них — поиск элемента по индексу. Поскольку мы указываем на индекс, то есть на конкретный адрес в памяти, такой поиск в массиве осуществляется очень быстро. ArrayList в Java тоже так умеет! Для этого в нем реализован метод get():

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>();
   Cat thomas = new Cat("Томас");
   Cat behemoth = new Cat("Бегемот");
   Cat philipp = new Cat("Филипп Маркович");
   Cat pushok = new Cat("Пушок");

   cats.add(thomas);
   cats.add(behemoth);
   cats.add(philipp);
   cats.add(pushok);

   Cat secondCat = cats.get(1);

   System.out.println(secondCat);
}
Вывод:

Cat{name='Бегемот'}
Кроме того, можно легко узнать, содержит ли ArrayList какой-то конкретный объект, или нет. Это делается с помощью метода contains():

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>();
   Cat thomas = new Cat("Томас");
   Cat behemoth = new Cat("Бегемот");
   Cat philipp = new Cat("Филипп Маркович");
   Cat pushok = new Cat("Пушок");

   cats.add(thomas);
   cats.add(behemoth);
   cats.add(philipp);
   cats.add(pushok);

   cats.remove(pushok);
   System.out.println(cats.contains(pushok));
}
Метод проверяет содержится ли элемент во внутреннем массиве ArrayList’a, и возвращает результат в виде booleantrue или false. Вывод:

false
И еще важное по поводу вставки. Класс ArrayList - 2ArrayList позволяет вставлять данные не только в конец массива, но и в любую ячейку по индексу. Для этого у него есть два метода:
  • add(int index, Cat element)
  • set(int index, Cat element)
В оба ты передаешь индекс ячейки, в которую нужно сделать вставку, и ссылку на сам объект. Разница в том, что вставка через set() затирает старое значение, хранящееся в ячейке. А вставка через add() сначала сдвигает все элементы начиная с [index] к концу массива, а в образовавшуюся пустую ячейку добавляет нужный тебе объект. Вот пример:

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>();
   Cat thomas = new Cat("Томас");
   Cat behemoth = new Cat("Бегемот");
   Cat philipp = new Cat("Филипп Маркович");
   Cat pushok = new Cat("Пушок");

   cats.add(thomas);
   cats.add(behemoth);

   System.out.println(cats.toString());

   cats.set(0, philipp);//Сейчас у нас список из 2 котов. Добавляем 3-го через set:

   System.out.println(cats.toString());
}
Вывод:

[[Cat{name='Томас'}, Cat{name='Бегемот'}]
[Cat{name='Филипп Маркович'}, Cat{name='Бегемот'}]
У нас был список из 2 котов, мы вставили еще одного через метод set() в ячейку 0. В итоге старое значение, хранящееся в этой ячейке, было заменено на новое.

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>();
   Cat thomas = new Cat("Томас");
   Cat behemoth = new Cat("Бегемот");
   Cat philipp = new Cat("Филипп Маркович");
   Cat pushok = new Cat("Пушок");

   cats.add(thomas);
   cats.add(behemoth);

   System.out.println(cats.toString());

   cats.add(0, philipp);//Сейчас у нас список из 2 котов. Добавляем 3-го через add

   System.out.println(cats.toString());
}
А вот add() сработал иначе. Он сдвинул все элементы вправо и после этого записал новое значение в ячейку 0. Вывод:

[Cat{name='Томас'}, Cat{name='Бегемот'}]
[Cat{name='Филипп Маркович'}, Cat{name='Томас'}, Cat{name='Бегемот'}]
Чтобы полностью очистить список, используется метод clear():

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>();
   Cat thomas = new Cat("Томас");
   Cat behemoth = new Cat("Бегемот");
   Cat philipp = new Cat("Филипп Маркович");
   Cat pushok = new Cat("Пушок");

   cats.add(thomas);
   cats.add(behemoth);
   cats.add(philipp);
   cats.add(pushok);

   cats.clear();

   System.out.println(cats.toString());
}
Вывод:

[]
Из списка было удалено все содержимое. Кстати, обрати внимание: в отличие от массивов, в ArrayList метод toString() переопределен и сразу выводит список в формате строки. В случае с массивами нам для этого приходилось использовать класс Arrays. И раз уж вспомнили о Arrays: в Java можно легко “переключаться” между массивом и ArrayList, то есть преобразовывать одно к другому. В классе Arrays для этого есть метод Arrays.asList(). С его помощью мы получаем содержимое массива в виде списка и передаем его в конструктор нашего ArrayList:

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>();

   Cat thomas = new Cat("Томас");
   Cat behemoth = new Cat("Бегемот");
   Cat philipp = new Cat("Филипп Маркович");
   Cat pushok = new Cat("Пушок");

   Cat[] catsArray = {thomas, behemoth, philipp, pushok};

   ArrayList<Cat> catsList = new ArrayList<>(Arrays.asList(catsArray));
   System.out.println(catsList);
}
Вывод:

[Cat{name='Томас'}, Cat{name='Бегемот'}, Cat{name='Филипп Маркович'}, Cat{name='Пушок'}]
Можно сделать и наоборот — получить массив из объекта ArrayList. Для этого используется метод toArray():

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>();

   Cat thomas = new Cat("Томас");
   Cat behemoth = new Cat("Бегемот");
   Cat philipp = new Cat("Филипп Маркович");
   Cat pushok = new Cat("Пушок");

   cats.add(thomas);
   cats.add(behemoth);
   cats.add(philipp);
   cats.add(pushok);

   Cat[] catsArray = cats.toArray(new Cat[0]);

   System.out.println(Arrays.toString(catsArray));
}
Обрати внимание: в метод toArray() мы передали пустой массив. Это не ошибка. Внутри класса ArrayList данный метод реализован таким образом, что передача пустого массива увеличивает его производительность. Пока просто запомни это на будущее (но передать какой-то конкретный размер тоже можно, будет работать). Кстати про размер. Текущий размер списка можно узнать при помощи метода size():

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>();


   Cat thomas = new Cat("Томас");
   Cat behemoth = new Cat("Бегемот");
   Cat philipp = new Cat("Филипп Маркович");
   Cat pushok = new Cat("Пушок");

   cats.add(thomas);
   cats.add(behemoth);
   cats.add(philipp);
   cats.add(pushok);

   System.out.println(cats.size());
}
Здесь важно понимать, что в отличии от свойства length массива, метод ArrayList.size() возвращает именно число элементов, а не изначальную вместимость, ведь ее мы при создании ArrayList не указываем. Кстати, указать ее в общем-то можно. У ArrayList есть соответствующий конструктор. Но его поведение в плане добавления новых элементов от этого не изменится:

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>(2);//создаем ArrayList с изначальной вместимостью 2


   Cat thomas = new Cat("Томас");
   Cat behemoth = new Cat("Бегемот");
   Cat philipp = new Cat("Филипп Маркович");
   Cat pushok = new Cat("Пушок");

   cats.add(thomas);
   cats.add(behemoth);
   cats.add(philipp);
   cats.add(pushok);

   System.out.println(cats.size());
}
Вывод в консоль:

4
Мы создали список на 2 элемента, но когда нам это понадобилось, он спокойно расширился. Другое дело, что если мы создали изначально очень маленький список, ему придется чаще проводить операцию расширения, а это затрачивает определенное количество ресурсов. В этой лекции мы почти не затронули процесс удаления элементов из ArrayList. Конечно, это не по причине забывчивости. Эта тема была выделена в отдельную лекцию, с которой ты сможешь ознакомиться дальше :)
Комментарии (112)
Чтобы просмотреть все комментарии или оставить свой, перейдите в полную версию
Нелли Левитан 7 уровень
25 ноября 2020
Подскажите, почему в начале статьи объявляется ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<Cat>(); а далее ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<>(); без Cat ?
Dinar Islamov 1 уровень
26 октября 2020
С самого начала ошибка. Ругается, что Cat - недопустимый метод
София 5 уровень, Екатеринбург
24 октября 2020
У меня почему-то метод add не работает и горит красным
Yuliya 14 уровень
28 сентября 2020
Отличная статья, спасибо.
Виктор 11 уровень, Москва
25 сентября 2020
Спасибо, добротная, лёгкая для восприятия статья, забрал к себе на канал. -- Канал в телеге про Java и Android, в котором есть книги для скачивания, статьи, видеоуроки, чат для обмена знаниями и моральной поддержки : ) Давайте учиться вместе: @LetsCodeIt p. s. Мой личный телеграм канал вкатывальщика в прогерство: @SefoNotasi
Александр 18 уровень, Москва
20 сентября 2020
System.out.println(catsList); точно выведет [Cat{name='Томас'}, Cat{name='Бегемот'}, Cat{name='Филипп Маркович'}, Cat{name='Пушок'}]? .toString() - точно не нужен?
Aleksei Kshumanev 13 уровень, Санкт-Петербург
3 сентября 2020

ArrayList<cat> cats = new ArrayList<cat>();
Подоздреваю, авторы хотели написать:

ArrayList<Cat> cats = new ArrayList<Cat>();
Серега 16 уровень, Кривой Рог
1 сентября 2020
https://www.youtube.com/playlist?list=PLyApprAtr5yjywFgRkxhfGfesgYoIhU8U
Gatis 11 уровень, Рига
12 июля 2020

public static void main(String[] args) {

   ArrayList<cat> cats = new ArrayList<cat>();
   cats.add(new Cat("Бегемот"));
}
В скобках <cat> надо <Cat>...
Илья 8 уровень, Одинцово
6 июля 2020

Кстати, обрати внимание: в отличие от массивов, 
в ArrayList метод toString() переопределен и сразу 
выводит список в формате строки. В случае с 
массивами нам для этого приходилось использовать 
класс Arrays.
ничего подобного - например, у списка из объектов Cat нельзя получить его в формате строки