一點一點看JDK源碼（一）Collection體系概覽

一點一點看JDK源碼（一）Collection體系概覽

liuyuhang原創，未經允許進制轉載

 

本文舉例使用的是JDK8的API

 

目錄：一點一點看JDK源碼（〇）

1.綜述

　　Collection為集合類，是jdk中最為常用的類了，實際上我並不認同這個東西叫做集合

　　我更傾向於叫做容器，當然容器不止有它一種。

 

　　在計算機專業中，大概都會學一門叫做《數據結構》的課程吧

　　本質上來說，數據結構，實際上是設計一種容器，而容器的特性大體包括如下：

• 容器中如何進行存儲
• 容器中的數據如何獲取
• 容器中的數據如何添加　　
• 容器中的數據如何遍歷
• 器中的數據如何搜索
• 容器中的其他特性（判空，替換，排序，溢出，並發，同步，拆分，匯聚等等）

 

　　在我的眼中，Collection是容器的框架集，其中包含了我們經常使用的容器，

　　

2.Collection的關注點

　　Collection隸屬於java.util包。在本文中不討論concurrent包或其他派生集合體系，只討論基礎

　　從Collection類的原碼類注釋@see中可看到，集合體系的大概設計中重點關注的如下：

• Set（接口）
• List（接口）
• Map（接口）
• SortedSet（接口）
• SortedMap（接口）
• HashSet（類）
• TreeSet（類）
• ArrayList（類）
• LinkedList（類）
• Vector（類）
• Collections（類）
• Arrays（類）
• AbstractCollection（抽象類）

 

　　之所以只關注這些，主要有兩方面原因：

　　　　①我們的時間和技術水平有限，不可能完整的看完JDK

　　　　②JDK中的任何設計都是迭代產生的，我們沒有必要看舊版本而不更新的類

 

　　接下來將依照上述內容，從接口底層給它從頭扒到尾，雖然說Collection中@see的是這些

　　但是關注點肯定不止於此。

 

3.Collection剖析

　　先上Collection源碼，去掉原doc注釋，我想寫的內容直接寫在貼出來的代碼中作為注釋了。

 

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {
    // Query Operations    原注釋,不明意義

    //定義size方法,應返回size大小,最大值為Integer.MAX_VALUE
    int size();

    //定義isEmpty方法,用於返回是否為空
    boolean isEmpty();

    //定義contains方法,判斷一個obj是否屬於此集合
    boolean contains(Object o);

    //定義迭代器方法,返回一個迭代器對象
    Iterator<E> iterator();

    //定義轉換為轉換Obj數組的方法,返回一個obj數組
    Object[] toArray();

    //定義轉換為泛型T數組的方法,返回一個指定泛型的數組
    <T> T[] toArray(T[] a);

    //定義add方法,添加一個元素e,並返回添加成功標志
    boolean add(E e);

    //定義remove方法,移除一個元素obj,並返回移除元素成功標志
    boolean remove(Object o);

    //定義containsAll方法,判斷是否包含集合實例對象c
    boolean containsAll(Collection<?> c);

    //定義addAll方法,添加集合實例對象c到本實例中
    boolean addAll(Collection<? extends E> c);

    //定義removeAll方法,從本實例中移除集合實力對象c
    boolean removeAll(Collection<?> c);


    /**
     * jdk8新增
     * 大意為:
     * 定義removeIf方法,該方傳遞參數為函數式,傳遞內容是一個接口類型,該接口類型
     * 定義為一個filter函數,該函數用於傳遞給Objects.requireNonNull判斷,然后調用
     * 迭代器,將滿足該定義的filter的本實例中的元素移除
     * @since 1.8
     */
    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;
    }

    //定義retainAll方法,取本例與集合實例c的交集,判斷交集元素數量是否大於0
    boolean retainAll(Collection<?> c);

    //定義clear方法,清除本例集合中的所有元素
    void clear();

    // Comparison and hashing    原注釋,不明意義

    //不解釋
    boolean equals(Object o);

    //定義hashCode方法,獲取hashCode標記的方法
    int hashCode();

    /**
     *jdk8新增
     *大意為:
     *將迭代器拆分,重寫自Iterable接口,從已知元素數量的本例中返回拆分后的迭代器
     *此方法返回的為本類本身
     *子類可能重寫迭代器拆分,將一個集合的迭代拆分為多個集合的迭代交由多個線程
     * @since 1.8
     */
    @Override//重寫父類
    default Spliterator<E> spliterator() {
        return Spliterators.spliterator(this, 0);
    }

    /**
     * jdk8新增
     * 大意為:
     * 將默認的迭代器拆分后的結果,聚合為流,該流並非io中的流,
     * 是一種類似於數據排序操作流
     * @since 1.8
     */
    default Stream<E> stream() {
        return StreamSupport.stream(spliterator(), false);
    }

    /**
     * jdk8新增
     * 同上,但是具體其他的實現中,因為可並行,所以可能是線程不安全的
     * 
     * @since 1.8
     */
    default Stream<E> parallelStream() {
        return StreamSupport.stream(spliterator(), true);
    }    

　　以上代碼對Collection接口中的方法進行了簡單的解釋，同時對java8新增的一些方法也進行了簡單的解釋。

　　因為定義的都是接口，實際實現的方法非常的少，

　　而應java8多線程的特性提供的一些default方法也有子類去實現。

　　在堆Collection接口中的源碼進行了解的同時，不要忘記此接口繼承了Iterable接口。

　　因此Iterable接口也必定要看一下的，內容比較少，但是通過源碼的剖析，發現了集合類的共性：

 

　　集合作為容器，其體系中的所有集合都包括了：

　　大小（size），判空（isEmpty），添加元素（add），刪除元素（remove），是否包含（contains）

　　轉換數組（toArray），清空（clear），遍歷與迭代（forEach（父接口中），iterator）

　　是否相同（equals），哈希（hashCode），求交集（retainAll）

　　除此之外，提供了java8的分離接口，聚合接口，為了大容量集合的多線程操作

 

　　注意,Collection接口並沒有重寫父接口的forEach方法,而iterator方法雖然有出現,但是沒有@Override注解

 

　　同樣貼一下代碼，同樣的去掉原doc注釋，我想寫的內容直接寫在貼出來的代碼中作為注釋了。

public interface Iterable<T> {

    //定義iterator方法,返回迭代器
    Iterator<T> iterator();

    /**
     * jdk8新增
     * 大意為:
     * 根據action調用Objects.requireNonNull進行過濾
     * 過濾結果調用for循環取出,
     * @since 1.8
     */
    default void forEach(Consumer<? super T> action) {
        Objects.requireNonNull(action);
        for (T t : this) {
            action.accept(t);
        }
    }

    /**
     * jdk8新增
     * 大意為:
     * 分離迭代器,將未知大小的迭代器進行拆分,返回拆分的迭代器本身
     * 
     * @since 1.8
     */
    default Spliterator<T> spliterator() {
        return Spliterators.spliteratorUnknownSize(iterator(), 0);
    }
}

 

有時候我們並不怎么關心父接口的問題，但是實際上這個問題有點重要的還是，上兩張圖解釋一下：

 

 不要以為以上兩種接口定義實現類的方式沒區別，實際上有區別，區別大了，可實現的方法列表有差異

該問題具體解析，將在后續更新中詳細寫代碼測試。

 

Collection接口內容較少，多數都只是定義了必要內容，具體實現較少。難點都在java8中的default方法上了

等以后弄徹底明白了可能再寫通俗解釋和常用方式。

 

明天更對於List接口的剖析和ArrayList的簡要剖析！

 

以上！