在上一節中，我們簡單闡述了Java的一些基礎知識，比如多態，接口的實現等。
然后，演示了ArrayList的幾個基本方法。
ArrayList是一個集合框架，它的底層其實就是一個數組，這一點，官方文檔已經說得很清楚了。
作為一個容器，ArrayList有添加元素，刪除元素，以及獲取元素的方法。
本節我們先不看ArrayLis底層的源碼，而是按照平常的思路來模擬一下ArrayList的具體實現。看看如果我們自己來寫的話，會怎么實現ArrayList的功能？
1. 新建一個MyList類
好的，我們來模擬一下ArrayList類，怎么模擬呢，是不是這樣就行了？
import java.util.ArrayList;
public class MyList extends ArrayList{
}
寫完了。
額，開個玩笑，別打我。。。
好的，讓我們開始吧。
這個MyList類，主要用來模擬一下ArrayList的基本方法，我們新建一個MyList 類
package jianshu;
public class MyList {
}
現在的MyList是不是啥也沒有啊，就好像一個新生的嬰兒一樣，純潔得像一張白紙。
我們現在需要給MyList添加一個新的身份。
添加身份，不就是實現接口或者繼承某個類么？
原先的ArrayList因為繼承了List接口，所以必須實現List接口所有的抽象方法，我們為了簡單起見，就不去實現List接口了。
我們來定義一個簡單的List接口，名字就叫做 SimpleList 吧。
里面定義幾個常用的抽象方法。
package jianshu;
/**
* 簡單的List接口
* @author 剽悍一小兔
*
*/
public interface SimpleList {
/**
* 添加元素
* @param obj
* @return boolean
*/
boolean add(Object obj);
/**
* 根據元素下標刪除元素
* @param index
*/
void remove(int index);
/**
* 根據元素下標獲取對應的元素
* @return Object
*/
Object get(int index);
/**
* 將當前的SimpleList轉換成Object數組
* @return Object[]
*/
Object[] toArray();
/**
* 獲取當前列表中元素的個數
* @return int
*/
int size();
}
現在，讓MyList實現這個接口。這步操作，就相當於給MyList添加一個新的身份。
因為MyList可以變身成為SimpleList，那么就必須擁有SimpleList的所有能力。
所以，我們是不是必須要實現SimpleList中所有的抽象方法呢？
package jianshu;
public class MyList implements SimpleList{
public boolean add(Object obj) {
return false;
}
public void remove(int index) {
}
public Object get(int index) {
return null;
}
public Object[] toArray() {
return null;
}
public int size() {
return 0;
}
}
接着，定義一個測試類，專門用來測試MyList
package jianshu;
public class TestMyList {
public static void main(String[] args) {
}
}
2. 構造函數設計
2.1 容器選型
我們完全按照ArrayList的規范來，打開api，發現其實ArrayList不止一個構造方法。
ArrayList有三個構造方法，分別為
ArrayList() --- 空構造方法。
ArrayList(Collection<? extends E> c) --- 傳入參數為一個Collection對象。
ArrayList(int initialCapacity) --- 傳入參數為一個int類型的數字，initialCapacity表示容量，在ArrayList被new出來的時候就規定一下初始容量是多少。
我們知道，Java在定義數組的時候，必須有一個長度。
比如：
Object[] objs = new Object[3];
這樣我就定義了一個長度為3的數組。
這個是顯示定義的。
當然還可以這樣：
Object[] objs = new Object[]{1,2,3};
雖然沒有明確指出數組的長度是多少，但是我們都知道它的長度就是3，這屬於隱式定義。
我們的MyList本身沒有存儲數據的能力，為了讓它具備這方面的能力，是不是要給他定義一個屬性啊。
一個Java類，無非就是屬性和方法，大部分情況下，方法無非就是用來給屬性賦值的。
屬性是干嘛用的，不就是用來存儲數據的嗎？
你說對不對呢？
Java有八種基本數據類型：
分別為整型 int，短整型 short，長整型 long，字節型 byte，布爾型 boolean，字符型 char，單精度浮點數 float，雙精度浮點數 double。
就比如說int，Java編譯器規定int占四個字節，也就是4個byte，一個字節占8位，一個位就是一個bit。
bit是計算機中最小的單位，它只有0和1兩種狀態。
我們常說一個文件有多少兆，這個兆就是MB，1MB有1024KB，1KB有1024個字節。
當你定義了一個int類型的變量，在運行的時候就會在Java虛擬機中申請一個4個字節的空間。
1MB有1024KB，1KB有1024個字節。所以說1MB可以存放 （1024 * 1024 / 4） = 262144 個int變量。
Java虛擬機的默認內存是64MB，所以最多應該能存放16777216個int類型的變量。
當你定義一個int類型的變量，那么運行的時候，虛擬機的剩余內存就會被減掉4個字節。
所以，屬性是干嘛用的，我們在寫Java類的時候，為什么要定義屬性。
我覺得沒有別的含義了，定義屬性就是為了存儲數據的嘛。
我們寫一個
private int a;
Java虛擬機（JVM）跑起來，一旦我們new了這個對象。
這個a變量就會被放到JVM的內存中，然后JVM就會專門開辟一個空間，來裝載這個數據。
然后，我們才可以在計算機中操作這些個數據。
你總不可能說，我有一個數字100，就要計算機對這個數字進行加減乘除的運算吧。
計算機怎么知道這個事情呢？
你是不是必須要告訴計算機有一個數字100，它才會知道？
為了裝載這些數據，所以才有了八種基本數據類型，每一個數據類型就好比一個籃子，有的籃子大一點，比如long類型，可以放好長好長的數字。有的籃子小一點，比如byte類型，只能放一點點大的數字。
言歸正傳，我們的 MyList 也需要像ArrayList那樣，可以add，也可以get。
那么，我們是不是必須要有一個屬性，用來儲存這些數據呢？
很顯然，Java給我們提供的8中基本數據類型都無法滿足這個需求。
接下來，我們想到，是不是可以定義一個數組，作為我們的容器呢？
數組，嚴格來說也是一個類，直接繼承自Object。我們不是可以通過new來生成一個數組對象嗎？而且數組擁有一個length屬性，這些證據都足以說明數組也是一個類。
為了驗證這一點，我們來做個實驗。
Object arr = new Object[12];
這樣寫，是不會報錯的，說明數組也擁有一個 Object 身份。這又是多態，我們懷疑數組是否繼承自Object，用多態的寫法去驗證一下就好了。
基本上確定下來了，我們就采用 Object 數組作為存儲數據的容器吧。
private Object[] elementData;
2.2 數組容量初始化
容器選型完畢后，開始着手設計構造函數。因為我們的底層采用數組來作為存儲數據的媒介，而數組這個東西，我們知道是要有一個初始容量的。
那么，我們是不是可以用構造函數的方式來給數組進行初始化呢？
public MyList(int initialCapacity){
this.elementData = new Object[initialCapacity];
}
這樣就行了。
為了看效果，我們需要有一個方法來獲取數組中的值，所以現在來改寫一個toString方法。
@Override
public String toString() {
StringBuilder sb = new StringBuilder();
sb.append("[");
for (int i = 0; i < elementData.length; i++) {
sb.append(elementData[i].toString()).append(",");
}
//去掉最后一個逗號
String str = sb.toString().substring(0, sb.toString().length() - 1);
str += "]";
return str;
}
3. add方法實現
我們通過add方法來給數組添加數據
我們給數組添加元素的方式是這樣的：
Object[] arr = new Object[12];
arr[0] = "Hello";
arr[1] = "World";
System.out.println(arr[0]);
System.out.println(arr[1]);
可見，添加元素的時候，我們必須要知道它的下標。
為了方便，我們增加一個私有屬性size，來存儲當前數組中 實際存在 的元素個數。
private int size;
size默認是0
當我們調用add方法的時候，只需要動態地給 size + 1 就行了。
add方法初步實現：
/**
* 添加新的元素
*/
public boolean add(Object obj) {
elementData[size ++] = obj;
return true;
}
return true 代表添加成功。
測試：
SimpleList list = new MyList(3);
list.add("Hello");
list.add("World");
list.add("Java");
System.out.println(list);
可見，的確是成功添加進去了。
MyList的容量為3，我就添加了3個元素。如果我添加兩個呢？
SimpleList list = new MyList(3);
list.add("Hello");
list.add("World");
System.out.println(list);
一運行，報錯了：
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at jianshu.MyList.toString(MyList.java:52)
at java.lang.String.valueOf(String.java:2854)
at java.io.PrintStream.println(PrintStream.java:821)
at jianshu.TestMyList.main(TestMyList.java:12)
從錯誤信息中可以看出，我們的toString方法報錯了。
錯誤位置是第52行。
for (int i = 0; i < elementData.length; i++) {
sb.append(elementData[i].toString()).append(",");
}
這個for循環出了問題，原因很簡單，因為數組的長度有3個，而我們只添加了兩個元素。
也就是說，只有elementData[0] , 和elementData[1]有數據，
而elementData[2] = null
null.toString() 當然就報錯了。
來改一下咯，最先想到的應該是修改for循環中的elementData.length，顯然我們不應該用elementData的長度來作為總個數，要知道，elementData.length是數組的長度，而非數組中實際元素的個數。
所以，我們是不是應該要采用size屬性呢？
for (int i = 0; i < size; i++) {
sb.append(elementData[i].toString()).append(",");
}
再運行一次，
OK了。
4. remove方法實現
remove方法傳入一個int類型的數字，這個就是需要刪除的元素下標。
我們根據這個下標找到這個元素。當然，還得確保你傳入的參數不能小於0，也不能超過數組中實際元素的個數。
remove方法初稿：
/**
* 根據下標刪除元素
*/
public void remove(int index) {
if(index < 0 || index >= size){
throw new IndexOutOfBoundsException("您輸入的下標為："+index+",而數組中最大的下標為："+(size - 1));
}
elementData[index] = null;
}
測試一下，如果我們刪除下標為3的元素，看看會怎樣？
public class TestMyList {
public static void main(String[] args) {
SimpleList list = new MyList(3);
list.add("Hello");
list.add("World");
list.add("Java");
list.remove(3);
System.out.println(list);
}
}
報錯了。
Exception in thread "main" java.lang.IndexOutOfBoundsException: 您輸入的下標為：3,而數組中最大的下標為：2
at jianshu.MyList.remove(MyList.java:35)
at jianshu.TestMyList.main(TestMyList.java:13)
這個異常信息是我們自己定義的。
提示信息已經很清楚了，他說您輸入的下標為：3,而數組中最大的下標為：2
。
數組中元素個數是3，下標最大為2。
那我們傳一個 0 吧。
list.remove(0);
又報錯了：
Exception in thread "main" java.lang.NullPointerException
at jianshu.MyList.toString(MyList.java:58)
at java.lang.String.valueOf(String.java:2854)
at java.io.PrintStream.println(PrintStream.java:821)
at jianshu.TestMyList.main(TestMyList.java:15)
又是空指針，第58行。
它和上面add方法測試的時候報一樣的錯誤，錯誤代碼也一樣，也是那個for循環報錯。
for (int i = 0; i < size; i++) {
sb.append(elementData[i].toString()).append(",");
}
因為我們用remove方法刪除元素的時候，直接把那個元素賦一個null來達到刪除的目的，顯然這是不合理的。
那我們換一種思路，比如刪除Hello，能不能讓后面的元素全部往前移動一個位置呢？
比如我刪除Hello，然后數組就變成了這樣
然后讓size減一，表示數組中實際存在的元素個數 - 1。
因為我們的toString方法循環數組的時候，是根據size來的，所以哪怕最后一個位置是null，也不會被遍歷到。
好了，現在問題就演變為，我如何才能把要刪除的那個元素后面的所有元素，都左移一個單位呢？
方案已經確定了，剩下的就是如何實現的問題。
要是有一個數組拷貝的方法就好了。比如數組有三個元素，下標分別為0,1,2。
我們刪除下標為0的元素，只要把下標為1,2的元素拷貝到下標為0,1的地方，就可以了。
還真有這個方法，就是
System.arraycopy(src, srcPos, dest, destPos, length);
參數的含義（看了api，我反復琢磨以后，感覺這樣翻譯比較好）
src ： 需要拷貝的數組。
srcPos ： 從哪里開始 拷貝？
dest ： 目標數組
destPos ： 從哪里開始 粘貼？
length ： 拷貝的元素個數
改進后的remove方法：
/**
* 根據下標刪除元素
*/
public void remove(int index) {
if(index < 0 || index >= size){
throw new IndexOutOfBoundsException("您輸入的下標為："+index+",而數組中最大的下標為："+(size - 1));
}
System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, elementData.length - index - 1 );
elementData[elementData.length - 1] = null;
size = size - 1;
}
稍微解釋一下這句話吧：
System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, elementData.length - index - 1 );
比如我要刪除下標為0的元素，那么需要拷貝的數組和目標數組都是elementData吧，這個沒問題。
index 等於 0 ，表示我要刪除下標為0的元素。那么接下來，我是不是要把這兩個元素都往左邊移動一個單位呀：
那么， 從哪里開始拷貝？
是不是從下標為1的地方開始拷貝？
也就是從World開始拷貝吧。（所以第二個參數是 index + 1）
粘貼到哪？
是不是從Hello的地方開始粘貼，也就是第0個元素。（所以第四個參數是 index）
拷貝多少個元素呢？
我們需要把Hello后面的兩個元素都拷貝一下，所以是2個元素。
可是我們不能直接寫一個2吧，remove方法可不知道你本來有多少個元素，所以這個地方需要動態計算一下。
即通過數組的最大下標減去需要刪除的元素下標。
其實最后一個參數應該寫成
(elementData.length - 1 ) - index
這樣可能比較好理解。
移動位置后，最后一個元素肯定還是之前的元素，所以我們需要把它賦空。然后size - 1，這樣toString的時候沒問題了。不然又會報空指針。
測試：
public class TestMyList {
public static void main(String[] args) {
SimpleList list = new MyList(3);
list.add("Hello");
list.add("World");
list.add("Java");
list.remove(0);
System.out.println(list);
}
}
如果我要把所有的元素都刪掉咋辦？
那就連續刪3次咯。
在這里我們需要把toString方法改一下：
如果 size 為 0，就直接返回一個 []
if(size == 0){
return "[]";
}
測試
public class TestMyList {
public static void main(String[] args) {
SimpleList list = new MyList(3);
list.add("Hello");
list.add("World");
list.add("Java");
list.remove(0);
list.remove(0);
list.remove(0);
System.out.println(list);
}
}
結果：
OK了。
未完待續。