ArrayList 和 Array 都用于存储元素，但它们的实现和行为有很多不同。以下是这两者的详细对比和区别：
1. 存储方式
Array（数组）：数组是 Java 中最基本的数据结构，用于存储一组相同类型的元素。数组的大小在创建时确定，且大小不可改变。
int[] array = new int[5]; // 创建一个固定大小为 5 的数组
ArrayList：ArrayList 是基于数组的动态集合类，大小是可变的。ArrayList 内部使用数组来存储元素，但在元素增加时会自动扩展数组的大小。
ArrayList
2. 固定大小 vs 动态大小
Array（数组）：数组的大小在创建时决定，一旦设置后，数组的大小无法改变。如果需要更大的数组，必须创建一个新的数组并复制元素。
int[] array = new int[3]; // 数组大小为 3
array = new int[5]; // 重新创建一个更大的数组
ArrayList：ArrayList 的大小是动态的，当元素数量超过当前数组的容量时，ArrayList 会自动扩容，通常扩容为原容量的 1.5 倍。
ArrayList
list.add(1);
list.add(2); // 可以动态增加元素，ArrayList 会自动扩容
3. 类型
Array（数组）：数组是一个基本的数据结构，支持基本数据类型（如 int, char 等）以及对象类型。
int[] arr1 = new int[3]; // 存储基本类型
String[] arr2 = new String[3]; // 存储对象类型
ArrayList：ArrayList 只能存储对象（如 Integer, String 等），不能直接存储基本数据类型。如果需要存储基本数据类型，可以使用其包装类（如 Integer, Double 等）。
ArrayList
4. 访问元素的方式
Array（数组）：通过索引访问数组中的元素，支持快速随机访问（O(1) 时间复杂度）。
int[] arr = {1, 2, 3};
System.out.println(arr[1]); // 输出 2
ArrayList：ArrayList 也通过索引访问元素，访问时间同样是 O(1)，但它内部是通过方法调用来访问元素。
ArrayList
list.add(1);
list.add(2);
System.out.println(list.get(1)); // 输出 2
5. 插入和删除元素
Array（数组）：数组大小是固定的，插入和删除元素较为麻烦。如果需要增加或删除元素，必须手动移动元素或者创建一个新的数组。
int[] arr = {1, 2, 3};
arr[1] = 5; // 可以直接修改元素
ArrayList：ArrayList 支持动态插入和删除元素，插入和删除元素时，ArrayList 会自动扩展或收缩，并且内部会处理元素的移动。
ArrayList
list.add(1);
list.add(2);
list.add(1, 3); // 在索引 1 位置插入 3
list.remove(0); // 删除索引 0 位置的元素
6. 性能
Array（数组）：由于数组的大小是固定的，且直接在内存中存储，访问速度非常快。对数组的读取和写入操作的时间复杂度为 O(1)。
ArrayList：ArrayList 的插入和删除操作会导致数组的重新分配（当数组容量不足时）。因此，插入和删除元素的性能相对较差，尤其是在数组的中间位置。扩容操作可能导致性能下降。
ArrayList
for (int i = 0; i < 1000; i++) {
list.add(i); // 插入元素，可能会触发扩容
}
7. 内存管理
Array（数组）：数组的内存分配是静态的，即数组创建时需要指定大小，这会消耗一块固定的内存区域。
ArrayList：ArrayList 会根据需要动态分配内存，在扩容时，ArrayList 会创建一个新的更大的数组，并将原数组的元素复制到新数组中。这个过程会消耗更多的内存。
8. 常见操作性能
操作
Array（数组）
ArrayList
访问元素（通过索引）
O(1)
O(1)
插入元素（末尾）
O(1)（前提是数组容量足够）
平均 O(1)，但可能需要扩容
插入元素（中间）
O(n)（需要移动元素）
O(n)（需要移动元素）
删除元素（末尾）
O(1)
O(1)（除非需要扩容）
删除元素（中间）
O(n)（需要移动元素）
O(n)（需要移动元素）
9. 代码示例
Array（数组）使用示例：
public class ArrayExample {
public static void main(String[] args) {
int[] arr = new int[5]; // 创建一个大小为 5 的数组
arr[0] = 1;
arr[1] = 2;
arr[2] = 3;
arr[3] = 4;
arr[4] = 5;
// 访问元素
System.out.println(arr[2]); // 输出 3
// 修改元素
arr[2] = 10;
System.out.println(arr[2]); // 输出 10
}
}
ArrayList 使用示例：
import java.util.*;
public class ArrayListExample {
public static void main(String[] args) {
ArrayList
list.add(1);
list.add(2);
list.add(3);
// 访问元素
System.out.println(list.get(1)); // 输出 2
// 修改元素
list.set(1, 10);
System.out.println(list.get(1)); // 输出 10
// 插入元素
list.add(1, 5); // 在索引 1 位置插入 5
System.out.println(list); // 输出 [1, 5, 10, 3]
// 删除元素
list.remove(2); // 删除索引 2 位置的元素
System.out.println(list); // 输出 [1, 5, 3]
}
}
10. 总结
特性
Array（数组）
ArrayList
大小
固定大小，创建时指定
动态大小，自动扩容
存储类型
支持基本数据类型和对象
只能存储对象（需包装类）
访问效率
O(1)
O(1)
插入删除效率
插入删除效率低，特别是在中间位置
插入删除效率较低，特别是在中间位置
内存管理
静态分配内存，大小固定
动态分配内存，扩容时复制元素
灵活性
不够灵活
很灵活，适合动态数据操作
数组（Array）：适用于大小固定的情况，访问速度快，但不适合频繁插入和删除操作。
ArrayList：适用于需要动态扩展和灵活操作的场景，但在插入和删除操作中可能会有性能损失，尤其是在大规模数据操作时。