前言
接下来我们进入集合学习，关于集合学习将分为基础学习、数据结构讲解、源码分析三部分来进行讲解。
集合入门
我们以一个例子来进行集合入门讲解，上学时我们上体育课，首先体育老师会叫我们多少多少同学站成一对来进行报名，然后自由解散休息，哈哈。体育老师要求我们站成一对，这个时候就好对数组进行数据存储，我们假设体育老师需要5个人站成一对，所以这也就对应数组初始化的容量，有了容量之后，接下来则是在所要求的地方站到指定位置，这就好比往数组里添加元素，好了接下来我们以Java语言来实现这一要求。首先我们定义一个排队类，依据面向对象封装思想，我们对外提供操作方法，所以在此类中定义私有的数组，然后定义集合中元素个数属性，如下：
public class QueueDemo { private int Size; private Integer[] Elements; }
依据我们所分析，我们按照5人站成一对，所以当我们初始化排队类时就初始化数组容量，也就是说我们在构造函数中初始化容量，如下：
public class QueueDemo { // 数组大小 private int Size; // 数组 private Integer[] Elements; // 初始化数组容量 public QueueDemo(int capacity) { Elements = new Integer[capacity]; } }
我们初始化容量后呢，接下来则是对应同学开始排队，此时也就是对应往数组里添加元素，所以我们封装一个添加方法，每添加一个元素则数组大小则递增1，如下：
// 添加元素 public void Add(Integer element) { Elements[Size] = element; Size++; }
对应每一步操作，我们都遍历打印出数组中元素，所以接下来我们重写toString方法，如下：
// 重写toString打印元素 @Override public String toString() { int length = Elements.length; StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.append("["); for (int i = 0; i < length; i++) { sb.append(Elements[i]); if (i != length - 1) { sb.append(","); } } return sb.toString(); }
我们完成了同学排队第一步，接下来我们实例化上述排队类并添加元素（我们将元素看做时排队时同学们的姓名），最后打印元素，如下：
public class Main { public static void main(String[] args) { QueueDemo demo = new QueueDemo(5); demo.Add(1); demo.Add(2); demo.Add(3); demo.Add(4); demo.Add(5); System.out.println(demo); } }
当同学们排成一队后，体育老师发现排队的同学高矮不一，然后将同学与同学之间按照高矮进行调换，这也就对应着我们需要封装插入元素的方法，因为我们初始化数组容量为5，当我们在指定索引插入一个元素时，再打印元素必然抛出数组异常，也就是涉及到数组容量扩容，我们暂且定义在指定索引插入元素的方法，如下：
public void Insert(int index, Integer element) { }
当按照高矮排好队后，体育老师认为一列只需排4个人，剩余一个人到其他对去，这也就对应删除数组中的元素，同样我们定义删除方法，当我们删除数组中元素时，需要将删除的元素后的元素都往前移一位，同时将最后一位置为空，数组大小也减少一位，如下：
// 删除元素 public void Remove(Integer element) { int index = GetIndex(element); for (int i = index; i < Elements.length - 1; i++) { Elements[i] = Elements[i + 1]; } Elements[Size - 1] = null; Size--; }
接下来我们再来删除并打印元素，如下：
//删除元素 demo.Remove(3); System.out.println(demo);
因为我们将数组最后一位元素置为空，所以在打印时应删除，我们继续改造重写的toString方法，如下：
@Override public String toString() { int length = Elements.length; StringBuilder sb = new StringBuilder(); sb.append("["); for (int i = 0; i < length; i++) { if (Elements[i] == null) { continue; } sb.append(Elements[i]); if (i != length - 1) { sb.append(","); } } if (sb.charAt(sb.length() - 1) == ',') { sb.delete(sb.length() - 1, sb.length()); } sb.append("]"); return sb.toString(); }
接下来体育老师要求报数，比如根据某个同学的姓名即元素报出自己所在的第几位（也就对应数组中的索引），所以此时我们再封装一个获取指定元素的索引方法，如下：
// 获取指定元素索引 public int GetIndex(Integer element) { for (int i = 0; i < Elements.length - 1; i++) { if (!Elements[i].equals(element)) { continue; } return i; } throw new RuntimeException("未找到"); }
然后我们尝试获取4号同学所排队的位置是，如下：
System.out.println("4号同学所在的位置是 ：" + demo.GetIndex(4));
到了这里我们完成了排队的基本要求，但是还远远不够，比如我们是自定义初始化容量，这里我们指定为5，经过删除操作后，最终数组中存在4个元素，要是我们再往数组中添加至少2个以上元素，此时打印数组元素将抛出异常，所以这里为了解决这个问题我们对数组进行自动扩容，也就是对添加方法进行改造，当添加元素时我们需要判断是否已经超过数组容量，若超过，我们将数组容量扩大到现有数组容量的2倍，那么我们应该怎么判断呢？我们通过数组大小和数组容量进行判断，如下：
public void Add(Integer element) { if (Size >= Elements.length) { Elements = Arrays.copyOf(Elements, 2 * Elements.length); } Elements[Size] = element; Size++; }
public static void main(String[] args) { QueueDemo demo = new QueueDemo(5); demo.Add(1); demo.Add(2); demo.Add(3); demo.Add(4); demo.Add(5); System.out.println(demo); //删除元素 demo.Remove(3); System.out.println(demo); System.out.println("4号同学所在的位置是 ：" + demo.GetIndex(4)); demo.Add(6); demo.Add(7); System.out.println(demo);
}
在排队时我们给定人数为5，也就说数组初始化容量为5，这还不够灵活，如果体育老师已经明确规定一列必须站几个，我们直接就能接受到体育老师规定的信号，这就像明确指定了数组的初始化容量，这样一来既能保证不会抛出异常，同时也不会影响当添加和插入元素时扩容时所带来的性能开销，如果未明确规定一列站几个，我们也可以默认初始化容量，如此最灵活，一切都未变且性能最佳，如下我们定义一个默认初始化容量并改造排队列构造函数，如下：
private int DEFAULT_CAPACITY = 10; public QueueDemo() { Elements = new Integer[DEFAULT_CAPACITY]; } public QueueDemo(int capacity) { Elements = new Integer[capacity <= 0 ? DEFAULT_CAPACITY : capacity]; }
到了这里我们还未实现在指定索引位置插入元素的Insert方法，既然要插入指定索引位置，首先我们必须检查指定索引位置是否超过数组大小，然后将指定索引后的元素向后移动一位，最后留出指定索引位置进行插入，如下：
public void Insert(int index, Integer element) { if (Size <= index || index < 0) { throw new RuntimeException("超出数组边界"); } System.arraycopy(Elements, index, Elements, index + 1, Size - index); System.out.println(this); Elements[index] = element; Size++; }
QueueDemo demo = new QueueDemo(); demo.Add(1); demo.Add(2); demo.Add(3); demo.Add(4); demo.Add(5); System.out.println(demo); //删除元素 demo.Remove(3); System.out.println(demo); System.out.println("4号同学所在的位置是 ：" + demo.GetIndex(4)); demo.Add(6); demo.Add(7); System.out.println(demo); //插入元素 demo.Insert(2, 20); System.out.println(demo);
如上我们首先检查指定索引是否小于0或者是否超出数组大小，否则抛出异常，然后这里我们通过内置提供的方法，从指定索引位置后的元素进行复制即Index+1，最后复制元素的长度为Size-Index。此时指定索引位置数据仍为4，最后我们将指定索引位置的值通过我们要插入的值进行替换。
总结
如上则是我们实现比较完整的排队需求，当然还有一些参数检查的小问题，看到这里想必很多童鞋就已经清楚知道了，其实我们实现的就是Java中的集合，有了本节课的基础，下节课我们进行ArrayList源码分析将得心应手，感谢阅读，我们下节见。