ArrayList分析及实现

几个遗留的问题：

1. 迭代器没加进来，还在研究中
2. ArrayList 继承关系没说明，后期专门写一篇博客

import java.util.Collection;
/**
 * 手写arrayList,内部实现：数组
 * 操作，对每个节点的增删改查
 * 

 * 构造方法
 */
public class ArrayList {

/**
 * 集合的属性
 * 1.大小
 * 2.节点
 * 3.
 */
//大小
// transient关键字解释：被该关键字修饰的变量只保存在内存中，不会被写到磁盘中，影响变量的生命周期
private int size;
//数组默认长度
private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
//数组中的元素
private Object[] array;

//空参构造方法
public ArrayList() {
    array = new Object[0];
}

//带参构造方法
public ArrayList(int capacity) {
    //如果数组长度小于0，抛出异常
    if (capacity < 0) {
        throw new IllegalArgumentException("list size must be positive ,current size is " + capacity);
    }
    array = new Object[capacity];
}

//参数是一个集合的构造方法
public ArrayList(Collection/*E或者E的子类*/ c) {
    //先把集合转换成数组，然后再一个个装到已有的数组中
    Object[] a = c.toArray();
    //三种获取字节码文件的方法，这里出现了两种
    if (a.getClass() != Object[].class) {//由于继承引起的多态，表明o不是E类型的数组
        //如果c不是E类型，而是E的子类，就不能简单的将c赋值给array，因为会改变array的数据类型
        Object[] newArray = new Object[a.length];
        /**
         * 数组复制，参数说明
         * 参数1：原数组
         * 参数2：原数组起始位置
         * 参数3：目标数组
         * 参数4：目标数组起始位置
         * 参数5：需要复制的数组的长度
         */
        System.arraycopy(a, 0, newArray, 0, a.length);
        a = newArray;
    }
    array = a;
    size = a.length;
}

/**
 * 扩容：为什么要扩容：arrayList是用数组实现的，数组是有长度的，当数组的长度不够时，就需要增加数组的长度，即扩容
 *
 * @param currCapacity 当前数组的容量
 * @return 扩容后的数组长度
 */
private static int newCapacity(int currCapacity) {
    /**
     *需要增加的长度
     * 举例：如果currCapacity=4，增加的长度为DEFAULT_CAPACITY即10，
     *      如果currCapacity=6，增加的长度为currCapacity >> 1即5
     *      这样做是为了无论在哪种情况下，保证数组的长度不会出现太大的变化
     */
    int increment = (currCapacity < DEFAULT_CAPACITY / 2) ? DEFAULT_CAPACITY : currCapacity >> 1;
    return currCapacity + increment;
}

/**
 * 添加
 *
 * @param e 要添加的元素
 * @return 是否添加成功
 */
public boolean add(E e) {
    /**
     * 这里将array 赋值给局部变量，然后操作局部变量
     *  原因：
     *      1.线程安全考虑，防止两个线程同时操作array出现bug，赋值给局部变量后，各自操作的是各自的局部变量，规避了风险
     *      2.数组是引用数据类型，操作a，就相当于操作了array,
     *      通过局部变量就达到了修改成员变量的值的目的，而且a,s使用完成后就被回收，不会占用内存
     *  note：这里就是一个很重要的思想，先将成员变量赋值给<>局部变量，通过操作局部变量来达到修改成员变量值的目的
     */
    Object[] a = array;
    int s = size;
    if (s == a.length) {
        //扩容
        int newLength = newCapacity(s);
        //创建新的数据
        Object[] newArray = new Object[newLength];
        //赋值
        System.arraycopy(a, 0, newArray, 0, a.length);
        //改变整个数组的长度
        array = a = newArray;
    }
    //将要添加的元素加进来
    a[s] = e;
    size = s + 1;
    return true;
}

public int size() {
    return size;
}

public boolean isEmpty() {
    return size == 0;//注意size和length的区别
}

/**
 * 根据元素查找元素对应的下表
 * todo 这里有个疑惑：源码中的参数是Object类型，但是arrayList是E类型,这里为什么要放object类型,而不是E类型
 * 先按照源码来写，有懂的朋友回复一下
 */
public int indexOf(Object object) {
    Object[] a = array;
    int s = size;
    if (object != null) {
        for (int i = 0; i < s; i++) {
            if (object.equals(a[i])) {
                return i;
            }
        }
    } else {
        //数组里面可以存null，比如二维数组
        for (int i = 0; i < s; i++) {
            if (null == a[i]) {
                return i;
            }
        }
    }
    return -1;
}

/**
 * 某元素最后一次出现的角标
 *
 * @return
 */
public int lastIndexOf(Object object) {
    Object[] a = array;
    int s = size;
    if (object != null) {
        for (int i = s; i > 0; i--) {
            if (object.equals(a[i])) {
                return i;
            }
        }
    } else {
        for (int i = s; i > 0; i--) {
            if (a[i] == null) {
                return i;
            }
        }
    }
    return -1;
}

/**
 * 删除某个元素
 *
 * @return
 */
public E remove(int index) {
    Object[] a = array;
    int s = size;
    //边界检测
    if (index < 0) {
        throw new IllegalArgumentException();
    }
    if (index >= s) {//这里加不加“=”都不会报错，因为当index==a.length时进行了扩容，存在这个角标，size角标的元素实际上为null，我自己喜欢加上，为了统一记忆
        throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
    }
    E e = (E) a[index];
   /**
     * 为什么是s-1,而不是s
     *  举例：size=5,index=2;
     *        此时需要将index=3和4的元素前移一个位置，此时要移动的元素的长度为2=5-1-2,即length=s-1-index;
     *        本质上是因为数组角标是从0开始导致的。
     */
    System.arraycopy(a, index + 1, a, index, s - 1 - index);
    a[s] = null;//将最后一个角标的元素置空
    s--;
    size = s;
    return e;

    /**
     * 上面几行代码写法二：
     *  System.arraycopy(a, index + 1, a, index, --s  - index);
     *  a[s] = null;//将最后一个角标的元素置空
     * size = s;
     * return e;
     */
}

public E remove(Object object) {
    int index = indexOf(object);
    E e = remove(index);
    return e;
}

public E set(int index, E e) {
    Object[] a = array;
    int s = size;
    if (index >= s) {
        throw new IndexOutOfBoundsException();
    }
    //源码中没加，自己加的判断
    if (index < 0) {
        throw new IllegalArgumentException();
    }
    E oldE = (E) a[index];
    a[index] = e;
    return oldE;
}

public void set(E e) {
    Object[] a = array;
    int s = size;
    if (e == null) {
        throw new IllegalArgumentException();
    }
    if (s == a.length) {
        //扩容
        Object[] newArray = new Object[newCapacity(s)];
        System.arraycopy(a, 0, newArray, 0, a.length);
        newArray[a.length] = e;
        array = a = newArray;
        size++;
    } else {
        a[s] = e;
        size++;
    }
}

  public E get(int index) {
    Object[] a = array;
    int s = size;
    if (index >= s) {
        throw new IndexOutOfBoundsException();
    }
    E e = (E) a[index];
    return e;
  }  
}