Java工程师必备：arraylist.add方法全面解析

XNZR • 2024-10-04 00:08 • 编程

一、ArrayList简介

ArrayList是Java中最常用的集合类之一，它可以动态地增加或删除元素。底层实现是基于Object[]数组，数组初始长度为10，在元素个数占数组长度的70%时会自动进行扩容，扩容量为原长度的1.5倍。

当然，如果我们知道元素个数的上限，可以通过构造函数来初始化ArrayList的长度，以减少扩容的次数，从而提高效率。

二、ArrayList的add方法

在ArrayList中，添加元素最常用的方法是add，其方法签名为：

public boolean add(E e)

其中，E代表泛型，可以是任意的类类型。

add方法的作用是将指定的元素添加到ArrayList的末尾。

在这里，我们需要注意add方法的返回值为布尔类型，返回值为true表示添加成功，返回值为false表示添加失败。

三、ArrayList的add方法操作示例

下面我们展示add方法的具体使用方法，代码如下：

class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();

        list.add("A");
        list.add("B");
        list.add("C");

        System.out.println(list); // [A, B, C]
    }
}

在上面的代码中，我们先创建了一个String类型的ArrayList，然后通过add方法向其中添加了三个元素，最后输出结果为[A, B, C]。

四、ArrayList的add方法原理解析

在add方法的内部实现中，有两个变量值需要我们了解一下，具体如下：

elementData：Object类型数组，存储元素的数组。
size：int类型变量，表示ArrayList中元素的个数。

add方法会首先判断elementData数组是否足够存储，如果不足，则会进行扩容（默认扩容至原长度的1.5倍），然后将新元素添加到数组末尾，并增加size的值。

其代码实现如下：

public boolean add(E e) {
    ensureCapacityInternal(size + 1);
    elementData[size++] = e;
    return true;
}

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    if (elementData == DEFAULT_CAPACITY_EMPTY_ELEMENT_DATA) {
        minCapacity = Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);
    }

    ensureExplicitCapacity(minCapacity);
}

private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) {
    modCount++;

    // overflow-conscious code
    if (minCapacity - elementData.length > 0)
        grow(minCapacity);
}

private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);
    if (newCapacity - minCapacity  0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

五、ArrayList的add方法性能优化

当我们需要向ArrayList中添加大量元素时，频繁的扩容会造成性能的下降。为了解决这个问题，我们可以通过设置ArrayList的初始长度或者扩容量来优化性能。

下面，我们将展示通过设置初始长度来进行性能优化的示例。代码如下：

class Test {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>(100000);

        long startTime = System.currentTimeMillis();

        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            list.add("A" + i);
        }

        long endTime = System.currentTimeMillis();

        long duration = endTime - startTime;

        System.out.println("Duration: " + duration + "ms");
    }
}

在上面的代码中，我们首先设置了ArrayList的初始长度为100000，然后通过循环向其中添加了100000个元素，并打印了添加元素所耗费的时间。

通过运行上面的代码，我们可以发现，由于设置了初始长度，添加元素所需的时间显著降低了。

六、总结

在本篇文章中，我们详细地介绍了Java中ArrayList的add方法，包括其作用、返回值、示例以及内部实现和性能优化等内容。

对于Java工程师而言，熟练掌握ArrayList的add方法及其性能优化技巧是非常重要的，可以在实际开发中提高代码的效率。

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