Java 核心類庫實戰：ArrayList 靈活替換固定陣列

Java 核心類庫實戰：ArrayList 靈活替換固定陣列

造輪子不如用輪子。Java 集合框架提供的 ArrayList 正是解決「動態增刪、自動擴容」痛點的利器。本文通過一個「擊沉戰艦」小遊戲的重構，演示如何用 ArrayList 優雅替代 int[]，並順帶梳理泛型、自動裝箱/拆箱、包裝類比較陷阱等核心知識點。

一、 從 Bug 到重構：為什麼需要動態陣列？

初版遊戲用 int[] localCells 存儲戰艦佔用的格子索引。checkYourself(int guess) 方法中，猜中後未移除該索引，導致同一位置可重複得分。修復方案三選一：

1. 額外維護 boolean[] hitFlag —— 笨拙且佔空間。
2. 猜中後將對應值設為 -1 —— 破壞原始數據，語義不清。
3. 使用 ArrayList<Integer>，猜中即 remove(guess) —— 結構自動緊湊，邏輯最清晰。

二、 ArrayList 核心用法速覽

import java.util.ArrayList;

public class SimpleDotCom {
    private ArrayList<String> localCells; // 泛型指定元素類型

    public void setDotCom(ArrayList<String> cells) {
        this.localCells = cells;
    }

    public String checkYourself(String guess) {
        String result = "miss";
        if (localCells.contains(guess)) {      // O(n) 查找
            result = "hit";
            localCells.remove(guess);          // 猜中即移除，防止重複計分
        }
        if (localCells.isEmpty()) {            // 列表為空 = 全部擊沉
            result = "kill";
        }
        return result;
    }
}

關鍵點：

• ArrayList 不能直接存基本類型，需用包裝類（Integer、String 等），JDK 5+ 支援自動裝箱/拆箱。
• contains() + remove() 組合替代了手寫循環查找與標記。
• isEmpty() 直接判斷勝負，無需額外計數器。

三、 避坑指南：包裝類的隱形陷阱

1. null 值導致 NPE（建議 26）

List<Integer> list = new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(null); // 允許加入 null
for (int i : list) { // 隱式拆箱調用 Integer.intValue()
    sum += i;      // 拆箱 null → NullPointerException
}

修正： 显式判空 sum += (i != null ? i : 0); 或改用 Integer 變量接收後再判斷。

2. 包裝類比較必用 equals() / compareTo()（建議 27）

Integer a = 100, b = 100; // 自動裝箱走 IntegerCache
System.out.println(a == b); // true (-128~127 緩存區)

Integer c = 200, d = 200;
System.out.println(c == d); // false (新對象，地址不同)

結論： 任何包裝類比較大小或相等，一律用 equals() 或 compareTo()，切勿依賴 ==。

3. 善用 valueOf() 享受整型緩存（建議 28）

Integer.valueOf(127) 返回緩存對象；new Integer(127) 每次新建。優先用 valueOf() 或直接賦值觸發自動裝箱，兼顧效能與記憶體。

4. 基本類型優先於包裝類（建議 29）

方法重載解析規則：int → long → Long，但 int ↛ Long。混用基本/包裝類極易導致調用非預期重載，甚至發生無謂裝箱拆箱開銷。能用基本類型絕不用包裝類。

四、 亂數種子：別自己設（建議 30）

Random r = new Random(1000); // 固定種子 → 固定序列
for (int i=0; i<4; i++) System.out.println(r.nextInt());
// 每次運行輸出完全相同，失去隨機性

無參構造 new Random() 以 System.nanoTime() 為種子，天然不可預測。除非需復現特定測試場景，否則絕不手動設種子。

五、 開發小貼士

• 測試先行： 先寫測試代碼定義介面行為，再實現目標類，重構時跑測試即可回歸。
• 查閱 API： 習慣看官方 JavaDoc（HTML 版），比參考書更新、更全。
• 布爾表達式短路： && / || 具短路特性，& / | 不短路且常用於位運算，切勿混淆。