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Java接口Collection Java源码解析之接口Collection

不会编程的派大星   2021-05-19 我要评论
想了解Java源码解析之接口Collection的相关内容吗,不会编程的派大星在本文为您仔细讲解Java接口Collection 的相关知识和一些Code实例,欢迎阅读和指正,我们先划重点:Java接口Collection,Java,Collection接口,下面大家一起来学习吧。

一、图示

在这里插入图片描述

二、方法定义

我们先想一想,公司如果要我们自己去封装一些操作数组或者链表的工具类,我么需要封装哪些功能呢?不妨就是统计其 大小,增删改查、清空或者是查看否含有某条数据等等。而collection接口就是把这些通常操作提取出来,使其更全面、更通用,那现在我们就来看看其源码都有哪些方法。

//返回集合的长度,如果长度大于Integer.MAX_VALUE,返回Integer.MAX_VALUE
int size();

//如果集合元素总数为0,返回true
boolean isEmpty();

//判断集合中是否包含指定的元素,其依据是equals()方法
boolean contains(Object o);

//返回一个包含集合中所有元素的数组
Object[] toArray();

//与上个类似,只是增加了类型的转换
<T> T[] toArray(T[] a);

//向集合中加入一个元素,如果成功加入则返回true,如果加入失败,或者因集合本身已经包含同个元素而不再加入时,返回false
boolean add(E e);

//从集合中删除指定元素的单个实例
boolean remove(Object o);

//如果集合包含指定集合中的所有元素,返回true
boolean containsAll(Collection<?> c);

//把指定集合中的所有元素添加到集合中,但在此期间,如果指定的集合发生了改变,可能出现意想不到的事情
boolean addAll(Collection<? extends E> c);

//从集合中删除所有包含在指定集合中的元素
boolean removeAll(Collection<?> c);

//仅保留集合中包含在指定集合中的元素
boolean retainAll(Collection<?> c);

//清空集合
void clear();

//将此方法抽象,是保证所有子类都覆写此方法,以保证equals的正确行为
boolean equals(Object o);

//同上
int hashCode();

//这个方法在JDK1.8中提供了默认的实现,会使用Iterator的形式删除符合条件的元素
default boolean removeIf(Predicate<? super E> filter){
    Objects.requireNonNull(filter);
    boolean removed = false;
    final Iterator<E> each = iterator();
    while (each.hasNext()) {
        if (filter.test(each.next())) {
            each.remove();
            removed = true;
        }
    }
    return removed;
}

三、超级实现类 AbstractCollection

通过以上的学习,我们可以知道在collection接口中,有很多通用的方法,根据现有的定义以及继承的Iterable接口,都可以在抽象方法中实现,这样就可以减少具体实现类需要实现的方法,所以就有了这么一个类–AbstractCollection。

首先我们来看看api文档对这个类的大概描述:

如果要实现一个不可修改的集合,只需要重写Iterator和size接口就可以了,并且返回的Iterator需要实现hasNext和Next。而要实现一个可以修改的集合,还必须重写add方法,返回的Iterator还要实现remove接口。

接下里我们来看看其方法定义

//这个毫无疑问,是可以直接获取的
public boolean isEmpty() {
    return size() == 0;
}

//这个方法因为Iterator的存在,可以进行一致性封装,这里需要注意的是对象的比较是通过equals方法,因为调用到了it.next()与it.hasNext(),这也是为什么文档注释会写实现集合类需要重写Iterator的这两个方法。
public boolean contains(Object o) {
    Iterator<E> it = iterator();
    if (o==null) {
        while (it.hasNext())
            if (it.next()==null)
                return true;
    } else {
        while (it.hasNext())
            if (o.equals(it.next()))
                return true;
    }
    return false;
}

//和contains类似,也是通过Iterator实现的,但其会调用it.remove()方法,这也是为什么文档注释会写实现可以修改的集合类时需要重写Iterator的remove方法。
public boolean remove(Object o) {
    //...省略,这里调用了it.remove()方法
}

还有很多方法也用到了iterator的特性,例如containAll、addAll等等,这里就不一 一说明了。

除此之外,还有一个toArray方法,方法实现还有一些略微不同:

//这个实现相对复杂一些,可以看到扩容最主要的手段是Arrays.copyOf()方法,
//也就是需要将原数组通过复制到新的数组中来实现的。
//注意这里返回的顺序和Iterator顺序一致
//在这里实现是为了方便不同具体实现类互相转换,我们在后续会多次见到此方法
public Object[] toArray() {
    //先根据当前集合大小声明一个数组
    Object[] r = new Object[size()];
    Iterator<E> it = iterator();
    for (int i = 0; i < r.length; i++) {
        //集合元素没那么多,说明不需要那么大的数组
        if (! it.hasNext()) 
            return Arrays.copyOf(r, i); //仅返回赋完值的部分
        r[i] = it.next();
    }
    //元素比从size()中获取的更多,就需要进一步调整数组大小
    return it.hasNext() ? finishToArray(r, it) : r;
}

private static <T> T[] finishToArray(T[] r, Iterator<?> it) {
    //记录当前大小
    int i = r.length;
    while (it.hasNext()) {
        int cap = r.length;
        //r的长度不够,继续分配
        if (i == cap) {
            //扩充方式为cap+cap/2+1,也就是1.5倍扩容
            int newCap = cap + (cap >> 1) + 1;
            // 超过了最大容量,MAX_ARRAY_SIZE=Integer.MAX_VALUE-8
            if (newCap - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
                //重新设置cap的值
                newCap = hugeCapacity(cap + 1);
            
            //对r进行扩容
            r = Arrays.copyOf(r, newCap);
        }
        //赋值,进入下一轮循环
        r[i++] = (T)it.next();
    }
    // 由于之前扩容是1.5倍进行的,最后再将其设置到和r实际需要的相同
    return (i == r.length) ? r : Arrays.copyOf(r, i);
}

private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
    if (minCapacity < 0) // 超过了最大正整数,也就是负数
        throw new OutOfMemoryError
            ("Required array size too large");
    return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
        Integer.MAX_VALUE :
        MAX_ARRAY_SIZE;
}

//和toArray()方法类似,就不再赘述,具体可以查看源码
public <T> T[] toArray(T[] a) {
    //...
}

除了这些,我们再来看看AbstractCollection是怎么实现toString方法的吧+

其是通过StringBuilder拼接了每个元素的toString完成的,不是很复杂。

我们来看看源码吧

public String toString() {
    Iterator<E> it = iterator();
    if (! it.hasNext())
        return "[]";

    StringBuilder sb = new StringBuilder();
    sb.append('[');
    for (;;) {
        E e = it.next();
        sb.append(e == this ? "(this Collection)" : e);
        if (! it.hasNext())
            return sb.append(']').toString();
        sb.append(',').append(' ');
    }
}

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