如何快速在Java中创建动态数组？

动态数组在Java中的实现与应用

动态数组是一种可自动调整大小的数据结构，解决了传统静态数组长度固定的痛点，在Java中，动态数组主要通过ArrayList类实现，也可手动实现底层逻辑,以下是详细指南：

为什么需要动态数组？

静态数组的局限性：

int[] staticArray = new int[5]; // 长度固定，无法直接扩展

当数据量超过初始容量时，静态数组需手动创建新数组并复制元素，效率低下，动态数组自动处理扩容,提升开发效率。

标准实现：使用ArrayList类

ArrayList是Java集合框架的核心类，位于java.util包中。

基础操作示例

import java.util.ArrayList;
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        // 初始化动态数组
        ArrayList<String> dynamicArray = new ArrayList<>();
        // 添加元素
        dynamicArray.add("Apple");
        dynamicArray.add("Banana");
        dynamicArray.add(1, "Mango"); // 在索引1处插入
        // 访问元素
        System.out.println(dynamicArray.get(0)); // 输出: Apple
        // 删除元素
        dynamicArray.remove("Banana"); // 按值删除
        dynamicArray.remove(0);        // 按索引删除
        // 遍历数组
        for (String fruit : dynamicArray) {
            System.out.println(fruit);
        }
    }
}

关键特性

• 自动扩容：默认初始容量为10，超出时容量自动增加50%（如10→15）。
• 线程不安全：多线程环境下需用Collections.synchronizedList包装。
• 时间复杂度：
  • 添加/删除末尾元素：O(1)
  • 插入/删除中间元素：O(n)（需移动后续元素）

常用方法速查
| 方法 | 功能 | 示例 |
|——|——|——|
| add(E e) | 末尾添加元素 | list.add("Java") |
| add(int index, E e) | 指定位置插入 | list.add(0, "First") |
| remove(int index) | 删除索引处元素 | list.remove(3) |
| size() | 获取元素数量 | int len = list.size() |
| clear() | 清空数组 | list.clear() |

手动实现动态数组（理解底层原理）

以下是简化版动态数组实现，演示扩容机制：

public class DynamicArray<E> {
    private Object[] data;
    private int size;
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 3;
    public DynamicArray() {
        data = new Object[DEFAULT_CAPACITY];
        size = 0;
    }
    // 添加元素（自动扩容）
    public void add(E element) {
        if (size == data.length) {
            resize(); // 容量不足时扩容
        }
        data[size++] = element;
    }
    // 扩容为原容量的2倍
    private void resize() {
        int newCapacity = data.length * 2;
        Object[] newData = new Object[newCapacity];
        System.arraycopy(data, 0, newData, 0, size);
        data = newData;
    }
    // 获取元素
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public E get(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            throw new IndexOutOfBoundsException();
        }
        return (E) data[index];
    }
    // 返回元素数量
    public int size() {
        return size;
    }
}

手动实现要点：

• 初始容量通常设为较小值（如10）以节省内存。
• 扩容策略：建议按1.5~2倍增长（避免频繁扩容）。
• 删除元素后,可考虑缩容以释放内存。

ArrayList vs 手动实现：如何选择？

最佳实践与性能优化

1. 初始化指定容量：预估数据量避免多次扩容

   ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>(100); // 初始容量100

2. 避免频繁中间插入：大量中间操作考虑用LinkedList。
3. 遍历优化：
   • 随机访问：用for循环+索引（ArrayList高效）
   • 顺序访问：用Iterator或for-each（代码简洁）

应用场景

• 数据量不确定的存储（如读取文件、用户输入）。
• 需要频繁增删但查询较多的业务（如购物车商品管理）。
• 替代数组实现更灵活的容器功能。

权威建议：Oracle官方推荐优先使用集合框架（如ArrayList），而非手动实现，实际开发中，99%的场景应选择标准库,兼顾性能与安全性。

引用说明

1. Oracle Java文档：ArrayList Class
2. 《Java编程思想》（第4版）集合章节
3. Google Java集合最佳实践：collections