数组是有缺陷的，不能动态修改大小，如果一次性占用太大内存又比较浪费，使用新数组覆盖原先数组操作又比较复杂，java为我们提供了一个api来解决这个问题，它就是大名鼎鼎的ArrayList，本章将模仿ArrayList写一个属于自己的Array类，看看官方是如何设计Api的，以及动态扩容策略。

框架搭建

首先Array的有参构造，传递整形的capacity表示数组默认长度，如果没有传递则默认数组长度为10。getCapacity表述数组的大小，getSize是元素的大小。

public class Array<E> {

    private E[] data;

    private int size;

    /**
     * 构造函数
     * @param capacity 传入的数组容量
     */
    public Array(int capacity) {
        data = (E[]) new Object[capacity];
        size = 0;
    }

    public Array() {
        this(10);
    }

    /**
     * 获取数组容量
     */
    public int getCapacity() {
        return data.length;
    }

    /**
     * 获取元素大小
     */
    public int getSize() {
        return size;
    }

    public boolean isEmpty() {
        return size == 0;
    }
}

编写常用函数

重写toString方法方便调试，getFirst就是获取数组第一个元素，getLast就是获取数组最后一个元素。

public class Array<E> { 
    public E getLast() {
        return get(size - 1);
    }

    public E getFirst() {
        return get(0);
    }
    
    @Override
    public String toString() {
        StringBuilder res = new StringBuilder();
        res.append(String.format("Array: size = %d, capacity = %d\n", this.size, this.data.length));
        res.append('[');
        for (int i = 0; i < size; i++) {
            res.append(data[i]);
            if (i != size - 1) {
                res.append(",");
            }
        }
        res.append(']');
        return res.toString();
    }
}

添加数据到数组末尾的方法

如果超出数组长度则抛出异常。

public void addLast(E e) {
    if (size == data.length) {
        throw new IllegalArgumentException("这个函数执行失败了，数组空间满了");
    }
    data[size] = e;
    size++;
}

数组扩容

新建一个扩容后的数组，将原数组赋值给扩容后的数组，扩容后的数组代替原数组成为新的数组。

private void resize(int newCapacity) {
    E[] newData = (E[]) new Object[newCapacity];
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        newData[i] = data[i];
    }
    data = newData;
}

添加数据到数组末尾方法改进之动态扩容

public void addLast(E e) {
    if (size == data.length) {
        resize(2 * data.length); // 扩容成原来的两倍
    }
    data[size] = e;
    size++;
}

添加数据到指定位置的方法

/**
  * 在指定位置插入一个新元素
  * @param index 位置索引
  * @param e     插入的数据
  */
public void add(int index, E e) {

    if (index < 0 || index > size) {
        throw new IllegalArgumentException("这个函数执行失败了，需要index >= 0 并且 index <= size");
    }
    if (size == data.length) {
        resize(2 * data.length);
    }
    for (int i = size - 1; i >= index; i--) {
        data[i + 1] = data[i];
    }
    data[index] = e;
    size++; // 记得维护size变量
}

创建常用方法之是否包含

public int find(E e) {
    for (int i = 0; i < size; i++) {
        if (data[i] == e) {
            return i;
        }
    }
    return -1;
}

创建常用方法之删除元素

public class Array<E> { 
    public E remove(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            throw new IllegalArgumentException("这个函数执行失败了，需要index >= 0 并且 index <= size");
        }
        E ret = data[index];
        for (int i = index + 1; i < size; i++) {
            data[i - 1] = data[i];
        }
        size--;
        data[size] = null;
        return ret;
    }

    /** 删除数组第一个元素 */
    public E removeFirst() {
        return remove(0);
    }

    /** 删除数组最后一个元素 */
    public E removeLast() {
        return remove(size - 1);
    }
    
    /** 删除指定元素 */
    public void removeElement(E e) {
        int index = find(e);
        if (index != -1) {
            remove(index);
        }
    }
}

创建常用方法之获取与设置

public class Array<E> {

    public E get(int index) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            throw new IllegalArgumentException("这个函数执行失败了，需要index >= 0 并且 index <= size");
        }
        return data[index];
    }

    public void set(int index, E e) {
        if (index < 0 || index >= size) {
            throw new IllegalArgumentException("这个函数执行失败了，需要index >= 0 并且 index <= size");
        }
        data[index] = e;
    }

    public E getLast() {
        return get(size - 1);
    }

    public E getFirst() {
        return get(0);
    }
}