JAVA面試題 手寫ArrayList的實現，在筆試中過關斬將?

Java螞蟻發表於2019-07-18
Java面試題筆試

面試官Q1：可以手寫一個ArrayList的簡單實現嗎？

我們都知道ArrayList是基於陣列實現，如果讓你實現JDK原始碼ArrayList中add()、remove()、get()方法，你知道如何實現嗎？這一節，我們不看原始碼，我們想想如何簡單的實現ArrayList幾個基本方法？

 

確定資料結構

我們知道，ArrayList中無論什麼資料都能放，是不是意味著它是一個Object型別，既然是陣列，那麼是不是Object[]陣列型別的？所以我們定義的資料結構如下：

private Object[] elementData;  
private int size;

設定自定義的MyArrayList的長度為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];
}

有了存放資料的位置，接下來，我們想想如何將資料放入陣列？

 

新增資料

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

每新增一個元素，size就會自增1，我們定義的陣列長度為10，當我們新增到11個元素的時候，顯然沒有地方存放新新增的資料，這個時候我們需要對陣列進行擴容處理對上面程式碼做如下修改：

 public void add(Object obj){
         if(size==elementData.length){
            //建立一個新的陣列，並且這個陣列的長度是原陣列長度的2倍
             Object[] newArray = new Object[size*2];
            //使用底層拷貝，將原陣列的內容拷貝到新陣列
             System.arraycopy(elementData, 0, newArray, 0, elementData.length);
            //並將新陣列賦值給原陣列的引用
             elementData = newArray;
         }
        //新來的元素，直接賦值
        elementData[size++]=obj;
}

用一張圖來表示就是這樣的：

　　

查詢資料

public Object get(int index){
        return elementData[index];
}

 

刪除資料

接著我們看一下刪除的操作。ArrayList支援兩種刪除方式：

  • 按照下標刪除

  • 按照元素刪除，這會刪除ArrayList中與指定要刪除的元素匹配的第一個元素

對於ArrayList來說，這兩種刪除的方法差不多，都是呼叫的下面一段程式碼：

 public void remove(int index){
         //刪除指定位置的物件
         //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
}

其實做的事情就是兩件:

  • 把指定元素後面位置的所有元素，利用System.arraycopy方法整體向前移動一個位置

  • 最後一個位置的元素指定為null，這樣讓gc可以去回收它

用圖表示是這樣的：

指定位置新增資料

把從指定位置開始的所有元素利用System,arraycopy方法做一個整體的複製，向後移動一個位置（當然先要用ensureCapacity方法進行判斷，加了一個元素之後陣列會不會不夠大），然後指定位置的元素設定為需要插入的元素，完成了一次插入的操作。

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

用圖表示這個過程是這樣的：

　　

　　

總結一下

從上面的幾個過程總結一下ArrayList的特點：

  • ArrayList底層以陣列實現，是一種隨機訪問模式，通過下標索引定位資料，所以查詢非常快

  • ArrayList在順序新增一個元素的時候非常方便，只是往陣列裡面新增了一個元素而已(這裡指的末尾新增資料)

  • 當刪除元素的時候，涉及到一次元素複製移位，如果要複製的元素很多，那麼就會比較耗費效能

  • 當插入元素的時候，涉及到一次元素複製移位，如果要複製的元素很多，那麼就會比較耗費效能

因此，ArrayList比較適合順序新增、隨機訪問的場景。

　　

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