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&lt;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&gt;=<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&lt;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&lt;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&gt;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&lt;0 ||index&gt;<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&gt;<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&gt;&gt;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&lt;<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&gt;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&gt;=<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&lt;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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