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Java ArrayList 核心用法大全：動態增刪、遍歷、轉數組、線程安全、擴容機制

編輯：Java 相關知識

前言

ArrayList 是 Java 最常用的動態陣列實現，基於物件陣列 Object[] elementData，支援隨機存取、自動擴容。本文系統整理核心 API、原理與效能優化。

1. 建構子

new ArrayList()              // 預設容量 10
new ArrayList(100)           // 指定初始容量
new ArrayList(collection)    // 從集合複製

2. 核心增刪改查

方法	說明	時間複雜度
add(E)	尾部新增	O(1) 攤還
add(int, E)	指定位置插入	O(n)
get(int)	隨機存取	O(1)
set(int, E)	替換元素	O(1)
remove(int) / remove(Object)	刪除並後移	O(n)
indexOf / lastIndexOf	線性查找	O(n)
contains	是否包含	O(n)
clear	清空	O(n)

3. 遍歷方式對比

List list = Arrays.asList("a", "b", "c");

// 1. for-each（最推薦，唯讀）
for (String s : list) { ... }

// 2. 索引 for（需修改或倒序刪除）
for (int i = 0; i < list.size(); i++) { ... }

// 3. Iterator（安全刪除）
Iterator it = list.iterator();
while (it.hasNext()) {
    if (it.next().equals("b")) it.remove();
}

// 4. Java 8 forEach + Lambda
list.forEach(s -> System.out.println(s));

// 5. Stream 並行處理
list.parallelStream().filter(s -> s.length() > 1).collect(Collectors.toList());

4. 轉數組與互轉

// List -> 陣列
String[] arr = list.toArray(new String[0]); // 推薦寫法，JVM 優化

// 陣列 -> List（固定長度，不可增刪）
List fixed = Arrays.asList("a", "b"); // 非 ArrayList，不可 add/remove
List mutable = new ArrayList<>(Arrays.asList("a", "b")); // 可變副本

5. 擴容機制深度解析

預設初始容量 10，首次 add 擴容為 10。
擴容公式：newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1)（1.5 倍）。
擴容涉及 Arrays.copyOf，大量資料預估容量可避免多次拷貝：

// 已知約 10000 筆
List list = new ArrayList<>(10000); // 避免 10→15→22→33... 多次擴容

6. 線程安全問題與解決

方案	適用場景	備註
Collections.synchronizedList	低併發、簡單同步	迭代需手動同步
CopyOnWriteArrayList	讀多寫少、遍歷無鎖	寫入複製陣列，記憶體雙倍
手動 synchronized	複雜複合操作	需鎖定整個列表