Java经典笔试题：可以手写一个ArrayList的简单实现吗？

面试官Q1：可以手写一个ArrayList的简单实现吗？

我们都知道ArrayList是基于数组实现，如果让你实现JDK源码ArrayList中add()、remove()、get()方法，你知道如何实现吗？这一节，我们不看源码，我们想想如何简单的实现ArrayList几个基本方法？

确定数据结构

我们知道，ArrayList中无论什么数据都能放，是不是意味着它是一个Object类型，既然是数组，那么是不是Object[]数组类型的？所以我们定义的数据结构如下：

private Object[] elementData;  
private int size;

设置自定义的MyArrayList的长度为10

public MyArrayList(){
         this(10);
     }
 
     public MyArrayList(int initialCapacity){
         if(initialCapacity<0){
            try {
                 throw new Exception();
             } catch (Exception e) {
                e.printStackTrace();
            }
        }
        elementData = new Object[initialCapacity];
    }

有了存放数据的位置，接下来，我们想想如何将数据放入数组？

添加数据

public void add(Object obj){
        elementData[size++]=obj;
}

每添加一个元素，size就会自增1，我们定义的数组长度为10，当我们添加到11个元素的时候，显然没有地方存放新添加的数据，这个时候我们需要对数组进行扩容处理

对上面代码做如下修改：

 public void add(Object obj){
         if(size==elementData.length){
            //创建一个新的数组，并且这个数组的长度是原数组长度的2倍
             Object[] newArray = new Object[size*2];
            //使用底层拷贝，将原数组的内容拷贝到新数组
             System.arraycopy(elementData, 0, newArray, 0, elementData.length);
            //并将新数组赋值给原数组的引用
             elementData = newArray;
         }
        //新来的元素，直接赋值
        elementData[size++]=obj;
}

用一张图来表示就是这样的：

查询数据

接着我们看一下删除的操作。ArrayList支持两种删除方式：

• 按照下标删除
• 按照元素删除，这会删除ArrayList中与指定要删除的元素匹配的第一个元素

对于ArrayList来说，这两种删除的方法差不多，都是调用的下面一段代码：

 public void remove(int index){
         //删除指定位置的对象
         //a b d e
         int numMoved = size - index - 1;
         if (numMoved > 0){
             System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                     numMoved);
         }
         elementData[--size] = null; // Let gc do its work
}

其实做的事情就是两件:

• 把指定元素后面位置的所有元素，利用System.arraycopy方法整体向前移动一个位置
• 最后一个位置的元素指定为null，这样让gc可以去回收它

用图表示是这样的：

指定位置添加数据

把从指定位置开始的所有元素利用System,arraycopy方法做一个整体的复制，向后移动一个位置（当然先要用ensureCapacity方法进行判断，加了一个元素之后数组会不会不够大），然后指定位置的元素设置为需要插入的元素，完成了一次插入的操作。

public void add(int index,Object obj){
        ensureCapacity();  //数组扩容
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
                 size - index);
        elementData[index] = obj;
        size++;
}

用图表示这个过程是这样的：

总结一下

从上面的几个过程总结一下ArrayList的特点：

• ArrayList底层以数组实现，是一种随机访问模式，通过下标索引定位数据，所以查找非常快
• ArrayList在顺序添加一个元素的时候非常方便，只是往数组里面添加了一个元素而已(这里指的末尾添加数据)
• 当删除元素的时候，涉及到一次元素复制移位，如果要复制的元素很多，那么就会比较耗费性能
• 当插入元素的时候，涉及到一次元素复制移位，如果要复制的元素很多，那么就会比较耗费性能

因此，ArrayList比较适合顺序添加、随机访问的场景。

写在最后

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