摘要：類屬性是基于數組實現的，其屬性有其中常量表示數組的基礎容量。表示數組表當前長度數組元素個數，作索引時，表示數組的最后一個元素，而表示新添加的項可以被放置的位置。

PS：如果覺得文章有什么地方寫錯了，哪里寫得不好，或者有什么建議，歡迎指點。

ArrayList 類提供了 List ADT 的可增長數組的實現。

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MyArrayList 泛型類實現了 Iterable 接口從而可以擁有增強 for 循環（for each 循環）。

public class MyArrayList implements Iterable {
     
    @Override
    public Iterator iterator() {
        return new ArrayListIterator();
    }   
}

MyArrayList 是基于數組實現的，其屬性有：

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

private int theSize;

private AnyType[] theArrays;

其中常量 DEFAULT_CAPACITY 表示數組的基礎容量。theSize 表示數組表當前長度（數組元素個數），作索引時，A[theSize - 1] 表示數組的最后一個元素，而 A[theSize] 表示新添加的項可以被放置的位置。泛型數組 theArrays 為 MyArrayList 類的數組實現，即對 MyArrayList 對象的操作實際為對數組 theArrays 的操作。

當實例化 MyArrayList 對象時，調用構造方法：

public MyArrayList(){
    theArrays = (AnyType[])new Object[DEFAULT_CAPACITY]; 
    doClear();
 }

在構造方法中先實例化泛型數組 theArrays。由于泛型數組的創建是非法的，所以我們需要創建一個泛型類型限界的數組；即創建一個 Object[] 類型的數組，然后向泛型類型數組 AnyType[] 強制轉型。

然后調用 doClear() 方法對數組表進行清空、初始化的操作，此方法僅類內部可調用：

private void doClear(){
   theSize = 0;
   expandCapacity(DEFAULT_CAPACITY);
}

此處先設置 theSize = 0，然后調用 expandCapacity() 方法改變數組容量為基礎容量。（在 expandCapacity() 方法的實現中，若擴充的容量（參數）小于 theSize 時表示非法的操作。）

數組擴容方法 expandCapacity() ：

public void expandCapacity(int newCapacity){
    if (newCapacity < theSize){
        return;
    }

   // 數組容量的擴充:
   AnyType[] newArrays = (AnyType[])new Object[newCapacity];
 
   // 利用 System.arraycopy() 方法拷貝數組
   System.arraycopy(theArrays,0,newArrays,0,theSize);
   theArrays = newArrays;
}

System.arraycopy() 方法: 
public static native void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length);

/**
 * 根據下標得到數組元素的值
 */
public AnyType get(int idx){
    if (idx <0 || idx >= theSize){
        throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
    }
    return theArrays[idx];
}

/**
 * 根據下標設置數組元素的值
 * 返回該下標元素的原值
 */
public AnyType set(int idx,AnyType newVal){
    if (idx <0 || idx >= theSize){
        throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
    }

    AnyType oldVal = theArrays[idx];
    theArrays[idx] = newVal;
    return oldVal;
}

 /**
  * 根據下標向數組插入新元素 
  */
public boolean add(int idx,AnyType newVal){
    // 當 idx=theSize 時，在 A[theSize] 位置處插入元素
    if (idx < 0 || idx > theSize){
        throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
    }

    // 數組滿時擴充容量
    if (theArrays.length == theSize){
        expandCapacity(theSize*2 + 1);
    }

    // 數組元素后移
    for (int i=theSize;i>idx;i--){
        theArrays[i] = theArrays[i-1];
    }

    theArrays[idx] = newVal;
    theSize++;
    return true;
}

/**
 * 在數組末尾插入新元素
 */
public boolean add(AnyType newVal){
    add(theSize,newVal);
    return true;
}

/**
 * 根據下標刪除元素
 * 返回被刪除的元素
 */
public AnyType remove(int idx){
    if (idx < 0 || idx >= theSize){
        throw new ArrayIndexOutOfBoundsException();
    }

    // 數組元素前移
    AnyType removedElem = theArrays[idx];
    for (int i = idx; i < theSize-1; i++) {
        theArrays[i] = theArrays[i+1];
    }
    theSize--;
    return removedElem;
}

實現 Iterable 接口的集合必須提供 iterator 方法，該方法返回一個 Iterator （java.util.Iterator）類型的對象:

public interface Iterator {
    boolean hasNext();
    AnyType next();
    void remove();
}

即每個集合均可通過 iterator 方法創建并返回給客戶一個實現 Iterator 接口的對象，并把 當前位置 的概念在對象內部存儲下來。根據當前位置項每次調用 hasNext() 來判斷是否存在下一項，調用 next() 來給出下一項，而 remove() 方法則刪除由 next() 方法最新返回的項（即當調用一次 remove() 后，直到對 next() 再調用一次后才能調用 remove() 方法）。例：

public static  void print(Collection coll){
    Iterator itr = coll.iterator();
    while(itr.hasNext()){
        AnyType item = itr.next();
        System.out.println(item);
        // itr.remove();
    }
}

Java 中的增強 for 循環（for each）底層即是通過這種迭代器模式來實現的，當使用增強 for 循環時也就是間接的使用 Iterator。

import java.util.Iterator;
import java.util.NoSuchElementException;

public class MyArrayList implements Iterable {
    ......

    @Override
    public Iterator iterator() {
        return new ArrayListIterator();
    }

    private class ArrayListIterator implements Iterator{

        // 初始時當前位置為 0
        private int current = 0;
        
        @Override
        public boolean hasNext() {
            return current < theSize;
        }

        @Override
        public AnyType next() {
            if (!hasNext()){
                throw new NoSuchElementException();
            }
            return theArrays[current++];
        }

        @Override
        public void remove() {
            /* 因為 remove() 方法有相同的，MyArrayList.this 表示外部類當前對象的一個引用 */
            MyArrayList.this.remove(--current);
        }
    }
}

iterator() 方法直接返回 ArrayListIterator 類的一個實例，該類是一個實現 Iterator 接口的類。ArrayListIterator 存儲當前位置的概念，并提供 hasNext()、next()、remove() 的實現。當前位置 表示要被查看的下一元素（的數組下標），因此初始化當前位置為 0。

其中，泛型類 ArrayListIterator 是一個 內部類，使用內部類的目的及優點：

next() 方法中使用當前位置作為下標訪問數組元素然后將當前位置向后推進，而迭代器中是沒有數組的，使用內部類可以訪問外部類的域 theArrays；

theArrays 是 MyArrayList 的私有域，使用內部類訪問可以很好的滿足面向對象編程的基本原則，即讓數據盡可能地隱藏；

滿足迭代器 Iterator 的特性，即當集合（外部類）不存在的時候，迭代器（內部類）也是不存在的。

因為 ArrayList 是基于數組實現的，所以和數組相似：ArrayList 的 get() 和 set() 方法花費常數時間 O(1)；而使用 add() 和 remove() 方法時為了保持內存數據的連續性，需要做大量的數據搬移工作，其花費的時間代價為 O(n)。

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（完）