JAVA容器-模拟ArrayList的底层实现
概述
ArrayList实质上就是可变数组的实现,着重理解:add、get、set、remove、iterator的实现,我们将关注一下问题。
1、创建ArrayList的时候,默认给数组的长度设置为10。
2、当set、remove、set的时候,如何解决越界问题?
3、当add的时候,如何解决扩容问题?
4、由于数组是不可变的时候,我们需要频繁重新新建数组重新赋值。
模拟实现
1、ArrayList定义变量与初始化。
//定义存储数据的数组
private transient Object [] elementData;
//容量大小
private int size;
//默认构造器设置数组长度为10
public MyArrayList() {
this(10);
}</span><span style="color: #0000ff;">public</span> MyArrayList(<span style="color: #0000ff;">int</span><span style="color: #000000;"> capacity) {
</span><span style="color: #0000ff;">super</span><span style="color: #000000;">();
</span><span style="color: #0000ff;">if</span>(capacity<0<span style="color: #000000;">){
</span><span style="color: #0000ff;">throw</span> <span style="color: #0000ff;">new</span> IllegalArgumentException("数字不能小于0"<span style="color: #000000;">);
}
elementData</span>=<span style="color: #0000ff;">new</span><span style="color: #000000;"> Object[capacity];
}</span></pre>
2、解决越界问题:当索引值小于0或者索引值大于等于size就将越界。
public void rangeCheck(int index){
if(index<0 ||index>this.size){
throw new IndexOutOfBoundsException("越界"+index);
}
}
3、解决扩容问题:普通扩容(new=old+old*2)、索引值依然大于普通扩容(new=index)、当超过int的取值范围(int的最大范围-8)
public void ensureCapacity(int minCapacity){
if(minCapacity>elementData.length){
//获得初始容器大小
int oldCapacity=elementData.length;
//新的容器大小:初始容器大小+2初始容器大小(不懂为啥这样加)
int newCapacity=oldCapacity+(oldCapacity>>1);
//当新增以后,还不能满足索引长度,即将数组设置为最小索引长度
if(newCapacity<minCapacity){
newCapacity=minCapacity;
}
//当超过int的范围的时候
if(minCapacity>Integer.MAX_VALUE-8){
newCapacity=Integer.MAX_VALUE-8;
}
Object [] elments=new Object[newCapacity];
//创建新的数组重新赋值。
System.arraycopy(elementData,0,elments,0,size);
elementData=elments;
}
}
4、谈谈迭代器:hasNext():判断是否有下一个、next():当前游标指向的值、remove():删除刚变过过的元素;
private class Iter implements Iterator{
//游标
private int cursor=0;
//指向刚遍历过的元素
private int lastRet=0;
public boolean hasNext() {
return size!=cursor;
}</span><span style="color: #0000ff;">public</span><span style="color: #000000;"> Object next() {
</span><span style="color: #0000ff;">int</span> i =<span style="color: #000000;">cursor;
</span><span style="color: #0000ff;">if</span>(i>=<span style="color: #000000;">size){
</span><span style="color: #0000ff;">throw</span> <span style="color: #0000ff;">new</span><span style="color: #000000;"> NoSuchElementException();
}
cursor</span>=i+1<span style="color: #000000;">;
</span><span style="color: #0000ff;">return</span> elementData[lastRet=<span style="color: #000000;">i];
} </span><span style="color: #0000ff;">public</span> <span style="color: #0000ff;">void</span><span style="color: #000000;"> remove() {
</span><span style="color: #0000ff;">if</span>(cursor<0<span style="color: #000000;">){
</span><span style="color: #0000ff;">new</span><span style="color: #000000;"> IllegalThreadStateException();
}
MyArrayList.</span><span style="color: #0000ff;">this</span><span style="color: #000000;">.remove(cursor);
cursor</span>=<span style="color: #000000;">lastRet;
</span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;">当删除一个元素的时候,赋值为0</span>
lastRet=-1<span style="color: #000000;">;
}
}</span></pre>
5、我相信乐忠于理解源码的同学的基础,弄清楚以上问题,应该ArrayList就没有问题了。
public class MyArrayList<E> {
//定义存储数据的数组
private transient Object [] elementData;
//容量大小
private int size;
//默认构造器设置数组长度为10
public MyArrayList() {
this(10);
}</span><span style="color: #0000ff;">public</span> MyArrayList(<span style="color: #0000ff;">int</span><span style="color: #000000;"> capacity) {
</span><span style="color: #0000ff;">super</span><span style="color: #000000;">();
</span><span style="color: #0000ff;">if</span>(capacity<0<span style="color: #000000;">){
</span><span style="color: #0000ff;">throw</span> <span style="color: #0000ff;">new</span> IllegalArgumentException("数字不能小于0"<span style="color: #000000;">);
}
elementData</span>=<span style="color: #0000ff;">new</span><span style="color: #000000;"> Object[capacity];
} </span><span style="color: #0000ff;">public</span> E get(<span style="color: #0000ff;">int</span><span style="color: #000000;"> index) {
rangeCheck(index);
</span><span style="color: #0000ff;">return</span><span style="color: #000000;"> (E) elementData[index];
} </span><span style="color: #0000ff;">public</span> <span style="color: #0000ff;">void</span> set(<span style="color: #0000ff;">int</span><span style="color: #000000;"> index, E element) {
rangeCheck(index);
ensureCapacity(index</span>+1<span style="color: #000000;">);
E oldVlue</span>=<span style="color: #000000;"> (E) elementData[index];
</span><span style="color: #0000ff;">this</span>.elementData[index]=<span style="color: #000000;">element;
} </span><span style="color: #0000ff;">public</span> <span style="color: #0000ff;">void</span><span style="color: #000000;"> add(E e) {
ensureCapacity(size</span>+1<span style="color: #000000;">);
elementData[size]</span>=<span style="color: #000000;">e;
size</span>++<span style="color: #000000;">;
} </span><span style="color: #0000ff;">public</span> <span style="color: #0000ff;">void</span> add(<span style="color: #0000ff;">int</span><span style="color: #000000;"> index, E element) {
rangeCheck(index);
ensureCapacity(index</span>+1<span style="color: #000000;">);
</span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;">动态数组</span>
System.arraycopy(elementData,index,elementData,index+1,size-<span style="color: #000000;">index);
elementData[index]</span>=<span style="color: #000000;">element;
size</span>++<span style="color: #000000;">;
} </span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;">移除</span>
<span style="color: #0000ff;">public</span> <span style="color: #0000ff;">void</span> remove(<span style="color: #0000ff;">int</span><span style="color: #000000;"> index) {
rangeCheck(index);
E oldVlue</span>=<span style="color: #000000;"> (E) elementData[index];
</span><span style="color: #0000ff;">int</span> moved=size-index-1<span style="color: #000000;">;
</span><span style="color: #0000ff;">if</span>(moved>0<span style="color: #000000;">)
System.arraycopy(elementData,index</span>+1,elementData,index,size-<span style="color: #000000;">index);<br /> elementData[--size]=null;
} </span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;">判断是否越界</span>
<span style="color: #0000ff;">public</span> <span style="color: #0000ff;">void</span> rangeCheck(<span style="color: #0000ff;">int</span><span style="color: #000000;"> index){
</span><span style="color: #0000ff;">if</span>(index<0 ||index><span style="color: #0000ff;">this</span><span style="color: #000000;">.size){
</span><span style="color: #0000ff;">throw</span> <span style="color: #0000ff;">new</span> IndexOutOfBoundsException("越界"+<span style="color: #000000;">index);
}
} </span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;">扩容</span>
<span style="color: #0000ff;">public</span> <span style="color: #0000ff;">void</span> ensureCapacity(<span style="color: #0000ff;">int</span><span style="color: #000000;"> minCapacity){
</span><span style="color: #0000ff;">if</span>(minCapacity><span style="color: #000000;">elementData.length){
</span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;">获得初始容器大小</span>
<span style="color: #0000ff;">int</span> oldCapacity=<span style="color: #000000;">elementData.length;
</span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;">新的容器大小:初始容器大小+2初始容器大小(不懂为啥这样加)</span>
<span style="color: #0000ff;">int</span> newCapacity=oldCapacity+(oldCapacity>>1<span style="color: #000000;">);
</span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;">当新增以后,还不能满足索引长度,即将数组设置为最小索引长度</span>
<span style="color: #0000ff;">if</span>(newCapacity<<span style="color: #000000;">minCapacity){
newCapacity</span>=<span style="color: #000000;">minCapacity;
}
</span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;">当超过int的范围的时候</span>
<span style="color: #0000ff;">if</span>(minCapacity>Integer.MAX_VALUE-8<span style="color: #000000;">){
newCapacity</span>=Integer.MAX_VALUE-8<span style="color: #000000;">;
}
Object [] elments</span>=<span style="color: #0000ff;">new</span><span style="color: #000000;"> Object[newCapacity];
</span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;">创建新的数组重新赋值。</span>
System.arraycopy(elementData,0,elments,0<span style="color: #000000;">,size);
elementData</span>=<span style="color: #000000;">elments;
}
} </span><span style="color: #0000ff;">public</span> <span style="color: #0000ff;">int</span><span style="color: #000000;"> size(){
</span><span style="color: #0000ff;">return</span><span style="color: #000000;"> size;
} </span><span style="color: #0000ff;">public</span><span style="color: #000000;"> Iterator iterator(){
</span><span style="color: #0000ff;">return</span> <span style="color: #0000ff;">new</span><span style="color: #000000;"> Iter();
} </span><span style="color: #0000ff;">private</span> <span style="color: #0000ff;">class</span> Iter <span style="color: #0000ff;">implements</span><span style="color: #000000;"> Iterator{
</span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;">游标</span>
<span style="color: #0000ff;">private</span> <span style="color: #0000ff;">int</span> cursor=0<span style="color: #000000;">;
</span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;">指向刚遍历过的元素</span>
<span style="color: #0000ff;">private</span> <span style="color: #0000ff;">int</span> lastRet=0<span style="color: #000000;">;
</span><span style="color: #0000ff;">public</span> <span style="color: #0000ff;">boolean</span><span style="color: #000000;"> hasNext() {
</span><span style="color: #0000ff;">return</span> size!=<span style="color: #000000;">cursor;
} </span><span style="color: #0000ff;">public</span><span style="color: #000000;"> Object next() {
</span><span style="color: #0000ff;">int</span> i =<span style="color: #000000;">cursor;
</span><span style="color: #0000ff;">if</span>(i>=<span style="color: #000000;">size){
</span><span style="color: #0000ff;">throw</span> <span style="color: #0000ff;">new</span><span style="color: #000000;"> NoSuchElementException();
}
cursor</span>=i+1<span style="color: #000000;">;
</span><span style="color: #0000ff;">return</span> elementData[lastRet=<span style="color: #000000;">i];
} </span><span style="color: #0000ff;">public</span> <span style="color: #0000ff;">void</span><span style="color: #000000;"> remove() {
</span><span style="color: #0000ff;">if</span>(cursor<0<span style="color: #000000;">){
</span><span style="color: #0000ff;">new</span><span style="color: #000000;"> IllegalThreadStateException();
}
MyArrayList.</span><span style="color: #0000ff;">this</span><span style="color: #000000;">.remove(cursor);
cursor</span>=<span style="color: #000000;">lastRet;
</span><span style="color: #008000;">//</span><span style="color: #008000;">当删除一个元素的时候,赋值为0</span>
lastRet=-1<span style="color: #000000;">;
}
} </span><span style="color: #0000ff;">public</span> <span style="color: #0000ff;">static</span> <span style="color: #0000ff;">void</span><span style="color: #000000;"> main(String [] args){
MyArrayList ls</span>=<span style="color: #0000ff;">new</span><span style="color: #000000;"> MyArrayList();
ls.add(</span>123<span style="color: #000000;">);
ls.add(</span>123<span style="color: #000000;">);
ls.set(</span>0,456<span style="color: #000000;">);
ls.remove(</span>1<span style="color: #000000;">);
System.out.println(ls.size());
System.out.println(ls.get(</span>0<span style="color: #000000;">)); Iterator it</span>=<span style="color: #000000;">ls.iterator();
</span><span style="color: #0000ff;">while</span><span style="color: #000000;">(it.hasNext()){
System.out.println(it.next());
} }
}
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