实现Java中的ArrayList
最近深受轮子哥影响，觉得造一些轮子应该会对自己的技术功底有一定的帮助，就决定先从简单的容器开始实现。废话不多说，就先实现一个Java中的ArrayList。
ArrayList是我们在Java中使用非常多的一个类，它是顺序表的数组实现，LinkedList是顺序表的链式实现（自己编的名字，懂就好哈），还有个Vector，它与ArrayList比较像，区别是它是线程安全的。
顺序表应该都有相同的操作，所以我先定义一个接口，描述好顺序表需要哪些操作。代码如下：
public interface KIList<T> {
public void add(T item);
public void add(int index, T item);
public void set(int index, T item);
public void remove(int index);
public void remove(T item);
public void clear();
public boolean contains(T item);
public boolean isEmpty();
public T get(int index);
public int indexOf(T item);
public int size();
}
这些方法的作用，看见方法名就应该可以明白其意义了，因此不必多说了。接下来就开始着手实现吧。
第一步：初始化
首先我们需要一个构造方法，空参数的构造方法，因为是ArrayList是数组实现的顺序表，因此我们需要在一开始就给ArrayList分配一个容量大小。因此构造方法中就需要初始化一个固定大小的数组。于是就有了下面这部分代码。
public class KArrayList<T> implements KIList<T>{
/** 初始化的容量的大小 */
private final static int INIT_CAPACITY = 12;
private Object[] mList = null;
/** 当前的容量 */
private int mCurrentCapacity = 0;
/** 容器中元素的个数 */
private int mSize = 0;
public KArrayList() {
mList = new Object[INIT_CAPACITY];
mCurrentCapacity = INIT_CAPACITY;
}
}
首先我定义了一个常量INIT_CAPACITY为12，这个12是看得Java里面的源码，好像原本这个12指的是容量自增的值。INIT_CAPACITY标明我们数组初始化的时候就在内存中开辟了一个多大的空间。
mList指的就是存数据的数组。
mCurrentCapacity指的是当前的容量。这个值并不是一层不变的，显然会随着数组放满的时候扩张一次。
mSize指的就是当前的数组中有效元素的个数了。初始化的值为0。
构造方法中，就直接new一个数组，然后把mCurrentCapacity设置一下就好了。
到这里为止我们就完成了第一步。
第二步：增加元素add
add操作有两个方法，一个是add(T)，另一个是add(int, T)。它们的区别是，前者直接在顺序表的结尾插入一个元素，mSize自增1，后者是在指定的位置插入一个元素，指定位置的元素及其之后的元素向后移动一位，mSize自增1。可以画个图来表示。
上图表示的是add(T)的执行过程。
上图是add(int, T)的执行过程。
插入的过程中，需要考虑，当mSize == mCurrentCapacity的时候需要进行一次扩容，另外对于add(int, T)，需要对第一个参数index进行判断。最终代码如下：
/**
* 插入一个元素到链表尾部
* @param item
* */
@Override
public void add(T item) {
if (mSize == mCurrentCapacity) {
expansion();
}
mList[mSize] = item;
mSize++;
} /**
* 插入一个元素到指定位置，从插入位置及其后面的元素往后移动一个位置
* @param index 要插入的位置
* @param item
* */
@Override
public void add(int index, T item) {
if (index < 0 || index >= mSize) { //不允许index小于0，或者index >= 数组当前大小
throw new IndexOutOfBoundsException();
}
if (mSize == mCurrentCapacity) {
expansion();
}
Object[] newList = new Object[mCurrentCapacity];
System.arraycopy(mList, 0, newList, 0, index);
System.arraycopy(mList, index, newList, index + 1, mSize - index);
newList[index] = item;
mList = newList;
mSize++;
}
需要注意的几个地方：
1.expansion()方法是自己写的扩容函数，代码如下：
/**
* 扩容，当 mSize == mCurrentCapacity 时调用
* */
private void expansion() {
Object[] oldList = mList;
Object[] newList = new Object[getNewCapacity()];
System.arraycopy(oldList, 0, newList, 0, oldList.length);
mList = newList;
} /**
* 获取新的容量大小
* 当满的时候每次增加当前容量的50%
* */
private int getNewCapacity() {
return mCurrentCapacity = mCurrentCapacity + (mCurrentCapacity >> 1);
}
2.注意System.arraycopy()方法，这个是Java提供的一个系统方法，作用就是对数组进行复制操作。
3.注意index的判断，如果越界需要抛出IndexOutOfBoundException。
到此为止，我们就完成了增加操作。
第三步：其他的方法
完成了增加方法后，其他的方法就比较简单或者类似了。直接贴代码就可以看懂了。（顺序表的数组实现本来就是相对比较简单的内容啦）
接下来就是整个类的全部代码。
package kross.java.util; /**
* 用数组实现的链表
* @author krosshuang(krossford@foxmail.com)
* @update 2014-9-26 18:36:50 第一次创建
* @update 2014-09-28 17:12:46 测试完成
* */
public class KArrayList<T> implements KIList<T>{ /** 初始化的容量的大小 */
private final static int INIT_CAPACITY = 12;
private Object[] mList = null; /** 当前的容量 */
private int mCurrentCapacity = 0;
/** 容器中元素的个数 */
private int mSize = 0; public KArrayList() {
mList = new Object[INIT_CAPACITY];
mCurrentCapacity = INIT_CAPACITY;
} /**
* 插入一个元素到链表尾部
* @param item
* */
@Override
public void add(T item) {
if (mSize == mCurrentCapacity) {
expansion();
}
mList[mSize] = item;
mSize++;
} /**
* 插入一个元素到指定位置，从插入位置及其后面的元素往后移动一个位置
* @param index 要插入的位置
* @param item
* */
@Override
public void add(int index, T item) {
if (index < 0 || index >= mSize) { //不允许index小于0，或者index >= 数组当前大小
throw new IndexOutOfBoundsException();
}
if (mSize == mCurrentCapacity) {
expansion();
}
Object[] newList = new Object[mCurrentCapacity];
System.arraycopy(mList, 0, newList, 0, index);
System.arraycopy(mList, index, newList, index + 1, mSize - index);
newList[index] = item;
mList = newList;
mSize++;
} /**
* 更新指定位置的元素
* @param index
* @param item
* */
@Override
public void set(int index, T item) {
if (index < 0 || index >= mSize) {
throw new IndexOutOfBoundsException();
}
mList[index] = item;
} /**
* 移除指定位置的元素，后面的元素向前移动一位
* @param index
* */
@Override
public void remove(int index) {
if (index < 0 || index >= mSize) {
throw new IndexOutOfBoundsException();
}
Object[] newList = new Object[mCurrentCapacity];
System.arraycopy(mList, 0, newList, 0, index);
System.arraycopy(mList, index + 1, newList, index, mSize - index);
mList = newList;
mSize--;
} /**
* 移除链表中特定的元素。（如果item在链表中有多个，只移除第一个）
* @param item
* */
@Override
public void remove(T item) {
for (int i = 0; i < mSize; i++) {
if (mList[i].equals(item)) {
remove(i);
break;
}
}
} /**
* 将链表清空，capacity不变
* */
@Override
public void clear() {
mList = new Object[mCurrentCapacity];
mSize = 0;
} /**
* 判断是否包含某个元素
* @param item
* @return true表示有这个元素，false表示没有这个元素
* */
@Override
public boolean contains(T item) {
for (int i = 0; i < mSize; i++) {
if (mList[i].equals(item)) {
return true;
}
}
return false;
} /**
* 判断链表是否为空
* @return boolean
* */
@Override
public boolean isEmpty() {
return (mSize == 0) ? true : false;
} /**
* 获取指定位置的元素
* @param index
* @return
* */
@SuppressWarnings("unchecked")
@Override
public T get(int index) {
if (index < 0 || index >= mSize) {
throw new IndexOutOfBoundsException();
}
return (T)mList[index];
} /**
* 获取特定元素所在的位置。
* 如果该链表中存在多个相同的元素，只返回第一个的位置，如果找不到，则返回-1。
* @param item
* @return int 如果没找到，返回-1
* */
@Override
public int indexOf(T item) {
for (int i = 0; i < mSize; i++) {
if (mList[i].equals(item)) {
return i;
}
}
return -1;
} /**
* 获取当前链表的长度
* @return int
* */
@Override
public int size() {
return mSize;
} /**
* 扩容，当 mSize == mCurrentCapacity 时调用
* */
private void expansion() {
Object[] oldList = mList;
Object[] newList = new Object[getNewCapacity()];
System.arraycopy(oldList, 0, newList, 0, oldList.length);
mList = newList;
} /**
* 获取新的容量大小
* 当满的时候每次增加当前容量的50%
* */
private int getNewCapacity() {
return mCurrentCapacity = mCurrentCapacity + (mCurrentCapacity >> 1);
} public static void main(String[] args) {
KArrayList<Integer> arr = new KArrayList<Integer>(); for (int i = 1; i <= 50; i++) {
arr.add(i);
} arr.add(10, 99);
arr.add(0, 99); System.out.println(arr.get(51)); //arr.clear(); //System.out.println(arr.contains(99));
//System.out.println(arr.indexOf(59)); arr.remove(11); arr = null;
}
}
另外，里面main方法是用来做测试的，我自己测的感觉没啥问题。
然后对比一下Java的源码，有一个比较大的困惑就是：
Java中它将数组对象前面加上了transient关键字，这个关键字的作用是：序列化的时候，不会将该字段序列化。也就是说，我在程序中创建了一个[1, 2, 3]的数组，序列化的时候不会序列化这些内容，从文件中反序列化的时候难道[1, 2, 3]就取不出来了吗？
不光是ArrayList，其他的几个容器，数据相关的属性都有这个声明。这一点是比较困惑。mark一下，以后搞明白了再更新上来。
【更新】2014-10-07 17:43:52
关于transient关键字的作用，对于ArrayList来说，是使用数组来存储数据的，但实际的数据只有5个，也就是mSize=5，但数组实际的大小是7（假设），或者更大，那么如果要序列化的时候，就会把那两个空数据的也序列化，无疑就浪费了空间，实际上只有5个有效数据。所以增加了transient字段。而wirteObject方法会自动的将ArrayList中有效数据的部分进行序列化，这样就避免了取出来是null的情况。
原文地址：http://www.cnblogs.com/kross/p/4009446.html
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