一点一点看JDK源码(一)Collection体系概览

2018/09/03 22:04
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一点一点看JDK源码(一)Collection体系概览

liuyuhang原创,未经允许进制转载

 

本文举例使用的是JDK8的API

 

目录:一点一点看JDK源码(〇)

1.综述

  Collection为集合类,是jdk中最为常用的类了,实际上我并不认同这个东西叫做集合

  我更倾向于叫做容器,当然容器不止有它一种。

 

  在计算机专业中,大概都会学一门叫做《数据结构》的课程吧

  本质上来说,数据结构,实际上是设计一种容器,而容器的特性大体包括如下:

  • 容器中如何进行存储
  • 容器中的数据如何获取
  • 容器中的数据如何添加  
  • 容器中的数据如何遍历
  • 器中的数据如何搜索
  • 容器中的其他特性(判空,替换,排序,溢出,并发,同步,拆分,汇聚等等)

 

  在我的眼中,Collection是容器的框架集,其中包含了我们经常使用的容器,

  

2.Collection的关注点

  Collection隶属于java.util包。在本文中不讨论concurrent包或其他派生集合体系,只讨论基础

  从Collection类的原码类注释@see中可看到,集合体系的大概设计中重点关注的如下:

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

 

  之所以只关注这些,主要有两方面原因:

    ①我们的时间和技术水平有限,不可能完整的看完JDK

    ②JDK中的任何设计都是迭代产生的,我们没有必要看旧版本而不更新的类

 

  接下来将依照上述内容,从接口底层给它从头扒到尾,虽然说Collection中@see的是这些

  但是关注点肯定不止于此。

 

3.Collection剖析

  先上Collection源码,去掉原doc注释,我想写的内容直接写在贴出来的代码中作为注释了。

 

  1 public interface Collection<E> extends Iterable<E> {
  2     // Query Operations    原注释,不明意义
  3 
  4     //定义size方法,应返回size大小,最大值为Integer.MAX_VALUE
  5     int size();
  6 
  7     //定义isEmpty方法,用于返回是否为空
  8     boolean isEmpty();
  9 
 10     //定义contains方法,判断一个obj是否属于此集合
 11     boolean contains(Object o);
 12 
 13     //定义迭代器方法,返回一个迭代器对象
 14     Iterator<E> iterator();
 15 
 16     //定义转换为转换Obj数组的方法,返回一个obj数组
 17     Object[] toArray();
 18 
 19     //定义转换为泛型T数组的方法,返回一个指定泛型的数组
 20     <T> T[] toArray(T[] a);
 21 
 22     //定义add方法,添加一个元素e,并返回添加成功标志
 23     boolean add(E e);
 24 
 25     //定义remove方法,移除一个元素obj,并返回移除元素成功标志
 26     boolean remove(Object o);
 27 
 28     //定义containsAll方法,判断是否包含集合实例对象c
 29     boolean containsAll(Collection<?> c);
 30 
 31     //定义addAll方法,添加集合实例对象c到本实例中
 32     boolean addAll(Collection<? extends E> c);
 33 
 34     //定义removeAll方法,从本实例中移除集合实力对象c
 35     boolean removeAll(Collection<?> c);
 36 
 37 
 38     /**
 39      * jdk8新增
 40      * 大意为:
 41      * 定义removeIf方法,该方传递参数为函数式,传递内容是一个接口类型,该接口类型
 42      * 定义为一个filter函数,该函数用于传递给Objects.requireNonNull判断,然后调用
 43      * 迭代器,将满足该定义的filter的本实例中的元素移除
 44      * @since 1.8
 45      */
 46     default boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) {
 47         Objects.requireNonNull(filter);
 48         boolean removed = false;
 49         final Iterator<E> each = iterator();
 50         while (each.hasNext()) {
 51             if (filter.test(each.next())) {
 52                 each.remove();
 53                 removed = true;
 54             }
 55         }
 56         return removed;
 57     }
 58 
 59     //定义retainAll方法,取本例与集合实例c的交集,判断交集元素数量是否大于0
 60     boolean retainAll(Collection<?> c);
 61 
 62     //定义clear方法,清除本例集合中的所有元素
 63     void clear();
 64 
 65     // Comparison and hashing    原注释,不明意义
 66 
 67     //不解释
 68     boolean equals(Object o);
 69 
 70     //定义hashCode方法,获取hashCode标记的方法
 71     int hashCode();
 72 
 73     /**
 74      *jdk8新增
 75      *大意为:
 76      *将迭代器拆分,重写自Iterable接口,从已知元素数量的本例中返回拆分后的迭代器
 77      *此方法返回的为本类本身
 78      *子类可能重写迭代器拆分,将一个集合的迭代拆分为多个集合的迭代交由多个线程
 79      * @since 1.8
 80      */
 81     @Override//重写父类
 82     default Spliterator<E> spliterator() {
 83         return Spliterators.spliterator(this, 0);
 84     }
 85 
 86     /**
 87      * jdk8新增
 88      * 大意为:
 89      * 将默认的迭代器拆分后的结果,聚合为流,该流并非io中的流,
 90      * 是一种类似于数据排序操作流
 91      * @since 1.8
 92      */
 93     default Stream<E> stream() {
 94         return StreamSupport.stream(spliterator(), false);
 95     }
 96 
 97     /**
 98      * jdk8新增
 99      * 同上,但是具体其他的实现中,因为可并行,所以可能是线程不安全的
100      * 
101      * @since 1.8
102      */
103     default Stream<E> parallelStream() {
104         return StreamSupport.stream(spliterator(), true);
105     }

  以上代码对Collection接口中的方法进行了简单的解释,同时对java8新增的一些方法也进行了简单的解释。

  因为定义的都是接口,实际实现的方法非常的少,

  而应java8多线程的特性提供的一些default方法也有子类去实现。

  在堆Collection接口中的源码进行了解的同时,不要忘记此接口继承了Iterable接口。

  因此Iterable接口也必定要看一下的,内容比较少,但是通过源码的剖析,发现了集合类的共性:

 

  集合作为容器,其体系中的所有集合都包括了:

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

  转换数组(toArray),清空(clear),遍历与迭代(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的分离接口,聚合接口,为了大容量集合的多线程操作

 

  注意,Collection接口并没有重写父接口的forEach方法,而iterator方法虽然有出现,但是没有@Override注解

 

  同样贴一下代码,同样的去掉原doc注释,我想写的内容直接写在贴出来的代码中作为注释了。

 1 public interface Iterable<T> {
 2 
 3     //定义iterator方法,返回迭代器
 4     Iterator<T> iterator();
 5 
 6     /**
 7      * jdk8新增
 8      * 大意为:
 9      * 根据action调用Objects.requireNonNull进行过滤
10      * 过滤结果调用for循环取出,
11      * @since 1.8
12      */
13     default void forEach(Consumer<? super T> action) {
14         Objects.requireNonNull(action);
15         for (T t : this) {
16             action.accept(t);
17         }
18     }
19 
20     /**
21      * jdk8新增
22      * 大意为:
23      * 分离迭代器,将未知大小的迭代器进行拆分,返回拆分的迭代器本身
24      * 
25      * @since 1.8
26      */
27     default Spliterator<T> spliterator() {
28         return Spliterators.spliteratorUnknownSize(iterator(), 0);
29     }
30 }

 

有时候我们并不怎么关心父接口的问题,但是实际上这个问题有点重要的还是,上两张图解释一下:

 

 不要以为以上两种接口定义实现类的方式没区别,实际上有区别,区别大了,可实现的方法列表有差异

该问题具体解析,将在后续更新中详细写代码测试。

 

Collection接口内容较少,多数都只是定义了必要内容,具体实现较少。难点都在java8中的default方法上了

等以后弄彻底明白了可能再写通俗解释和常用方式。

 

明天更对于List接口的剖析和ArrayList的简要剖析!

 

以上!

 

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