Java源码解析之接口Collection

Java源码解析之接口Collection

一、图示

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http://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[] 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 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 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 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[] 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[] 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 it = iterator();

if (! it.hasNext())

return "[]";

StringBuilder sb = new StringBuilder();

sb.append('[');

for (;;) {

E e = it.next();

sb.append(e == this JyqCtUoq63; "(this Collection)" : e);

if (! it.hasNext())

return sb.append(']').toString();

sb.append(',').append(' ');

}

}

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