Java动态数组实现与扩容缩容策略解析

"Java封装数组之动态数组实现方法详解" 在Java编程中，动态数组是一种能够自动调整其容量的数组，以适应数据量的变化。在Java中，ArrayList是内置的动态数组实现，但在某些情况下，我们可能需要自定义动态数组以满足特定需求。本篇将深入探讨如何在Java中实现一个简单的动态数组。 首先，我们要理解动态数组的基本思想：当数组的现有容量不足以存储更多的元素时，数组容量会自动扩展。这个过程称为扩容。相反，如果数组中有大量空闲空间，我们可能希望缩小数组的容量，这就是缩容。以下是一个自定义动态数组的基本实现： 1. **扩容操作**： - 在添加元素时，我们需要检查当前数组（data）的容量是否已满。如果满了，我们将创建一个新的数组（newData），其容量是原数组的两倍。这通过`resize()`方法完成。 - `resize()`方法中，使用类型转换 `(E[])new Object[newCapacity]` 创建了一个新的对象数组，然后遍历原数组，将所有元素复制到新数组中。 - 最后，将`data`引用指向新数组，从而完成扩容。 ```java private void resize(int newCapacity) { E[] newData = (E[]) new Object[newCapacity]; for (int i = 0; i < size; i++) { newData[i] = data[i]; } data = newData; } ``` 2. **添加元素**： - 在`add()`方法中，我们首先检查插入位置的合法性。如果位置不合法，抛出异常。 - 接着，检查数组容量是否已满。如果满了，调用`resize()`进行扩容。 - 然后，将index位置后的所有元素依次向后移动一位，以便在index处插入新元素。 - 最后，更新`size`值，表示数组中的元素数量增加。 ```java public void add(int index, E e) { if (index < 0 || index > size) throw new IllegalArgumentException("您选择的位置不合法"); if (size == data.length) resize(data.length * 2); for (int i = size - 1; i >= index; i--) { data[i + 1] = data[i]; } data[index] = e; size++; } ``` 3. **缩容操作**： - 对于删除元素，我们不仅需要从数组中移除指定索引的元素，还需要考虑缩容的情况。当删除元素后，数组中的空闲位置过多，可以考虑缩小数组容量至原来的一半。这同样通过`resize()`方法实现，但需要传递的新容量为原容量的一半。 ```java public E remove(int i) { // 具体删除元素的逻辑... // 删除后，如果数组容量大于实际元素数量的1.5倍，考虑缩容 if (size < data.length / 2 && data.length > initialCapacity) { resize(data.length / 2); } return removedElement; } ``` 以上就是一个简单的自定义动态数组实现的核心逻辑。在实际应用中，可能还需要考虑线程安全、效率优化以及异常处理等问题。这样的自定义动态数组在某些场景下，比如对内存控制有严格要求或者对性能有特殊需求时，可能会比使用内置的ArrayList更合适。在设计和实现动态数组时，应注重灵活性、性能和内存效率的平衡。