Java集合源码分析 - Collection详解（一）

分手后的思念是犯贱 2023-07-03 10:48 11阅读 0赞

> 本文章使用的JDK是1.8.0\_201。本人尽力保证文章的正确性，但是如果有错误的地方，可以留言指正。

## 一、Collection介绍 ##

### 1.Collection结构体系图 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMTI2NDcx_size_16_color_FFFFFF_t_70]  
根据以上集合结构体系图，我们挑选几个主要的类或接口来进行讲解。

### 2.集合和数组的区别 ###

*  长度的区别：数组长度不可变；集合长度可变
 *  存储内容类型的区别：数组存储的数据类型是一样的；集合存储的数据类型可以不一样。（但是我们一般只存储同一种数据类型的数据
 *  元素的数据类型区别：数组元素的数据类型可以是基本类型，也可以是引用类型；集合元素的数据类型只能是引用类型（但是你存储了基本类型会被自己装箱成引用类型，例：double -> Double）

### 3.Collection接口的功能 ###

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMTI2NDcx_size_16_color_FFFFFF_t_70 1]  
Collection接口总共有19个方法，其中有4个默认方法是JDK1.8才添加的。

Collection功能介绍：
    - Iterator<E> iterator()：返回一个用于访问集合中每个元素的迭代器
    - int size()：返回当前存储在集合中的元素个数
    - boolean isEmpty()：如果集合中没有元素，返回true
    - boolean contains(Object o)：如果集合中包含了一个与o相等的对象，返回true
    - boolean containsAll(Collection<?> c)：如果这个集合包含c集合中的所有元素，返回true
    - boolean add(E e)：将一个元素添加到集合中。如果由于这个调用改变了集合，返回true
    - boolean addAll(Collection<? extends E> c)：将c集合中的所有元素添加到这个集合。如果由于这个调用改变了集合，返回true
    - boolean remove(Object o)：从这个集合中删除等于o的对象。如果有匹配的对象被删除，返回true
    - boolean removeAll(Collection<?> c)：从这个集合中删除c集合中存在的所有元素。如果由于这个调用改变了集合，返回true
    - default boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) 8:从这个集合删除filter返回true的所有元素。如果由于这个调用改变了集合，则返回true
    - boolean retainAll(Collection<?> c)：从这个集合中删除所有与c集合中的元素不同的元素。如果这个调用改变了集合，返回true
    - void clear()：从这个集合中删除所有的元素
    - Object[] toArray()：返回这个集合的对象数组
    - <T> T[] toArray(T[] a)：返回这个集合的对象数组。如果a足够大，就将集合中的元素填入这个数组中。剩余空间填补null;否则，分配一个新数组，其成员类型与a的成员类型相同，其长度等于集合的大小，并填充集合元素
    
    JDK1.8的四个新方法：
    - default boolean removeIf(Predicate<? super E> filter)
    - default Spliterator<E> spliterator() 
    - default Stream<E> stream() 
    - default Stream<E> parallelStream()

### 4.迭代器接口介绍 ###

#### 4.1 Iterator功能介绍 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMTI2NDcx_size_16_color_FFFFFF_t_70 2]  
在集合中有可以访问每一个元素的迭代器`iterator`方法，而且迭代器在之后的链表或者数组的访问会用到，这个接口只有四个方法，相对简单。

Iterator功能介绍：
    - boolean hasNext()：如果存在可访问的元素，返回true
    - E next()：返回将要访问的下一个对象。如果已经达到了集合的尾部，将会抛出 NoSuchElementException 异常
    - void remove()：删除上次访问的对象。这个方法必须紧跟在访问一个元素之后执行。如果上次访问后集合已经发生了变化，这个方法将抛出一个 IllegalStateException 异常
    - default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action)：为每个剩余元素执行给定的操作，直到处理完所有元素或操作引发异常。如果指定了迭代的顺序，则按照迭代的顺序执行操作。操作引发的异常将被转发给调用者
    
    实例：
    List<String> names = new ArrayList<>(); 
    names.add("Amy");
    names.add("Jay");
    names.add("Carl");
    names.add("John");
    
    Iterator<String> iter = names.iterator();
    if (iter.hasNext()) { 
    	System.out.println(iter.next()); // Amy
    }
    
    iter.remove(); // 删除刚刚越过的元素 -> Amy
    System.out.println(names); // [Jay, Carl, John]
    
    iter.next(); // 现在迭代器在Jay|Carl之间的|位置
    iter.forEachRemaining(e -> System.out.print(e + " ")); // 遍历剩下的元素 -> Carl John

看到上面实例的同学有可能会云里雾里，`Iterator`只是展示了接口，我们怎么知道它怎么用呢？因为在实现它的子类中都会把接口中的方法除了默认方法外都必须要实现，所以`ArrayList`里面肯定有`iterator`方法的实现。猜对啦…

#### 4.2 iterator源码分析 ####

![在这里插入图片描述][watermark_type_ZmFuZ3poZW5naGVpdGk_shadow_10_text_aHR0cHM6Ly9ibG9nLmNzZG4ubmV0L3FxXzQzMTI2NDcx_size_16_color_FFFFFF_t_70 3]  
上图是`ArrayList`源码实现`iterator`方法的代码，看源码很容易知道这个方法是如何实现的，我们来简单分析一下…

点开`iterator`方法后直接就返回了一个`Itr`方法，下面刚好有实现，`Itr`方法继承了`Iterator`接口。

private class Itr implements Iterator<E> { 
        int cursor;       // 下一个要访问元素的索引
        int lastRet = -1; // 上一个访问的元素的索引
        int expectedModCount = modCount; //表示对ArrayList修改次数的期望值
    
        Itr() { } 
    
        public boolean hasNext() { 
            return cursor != size; // 光标不等于size就表示还有下一个
        }
    
        @SuppressWarnings("unchecked")
        public E next() { 
            checkForComodification();
            int i = cursor;
            if (i >= size) // 光标位置大于size,则没有下一个了
                throw new NoSuchElementException();
            Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
            if (i >= elementData.length) // 光标位置大于ArrayList的容量，抛异常
                throw new ConcurrentModificationException();
            cursor = i + 1; 
            return (E) elementData[lastRet = i]; // 返回下一个元素的值
        }
    
        public void remove() { 
            if (lastRet < 0) // 如果小于0，那么没有执行过next,抛异常
                throw new IllegalStateException();
            checkForComodification(); 
    
            try { 
                ArrayList.this.remove(lastRet);
                cursor = lastRet;
                lastRet = -1; // 不能重复执行remove操作
                expectedModCount = modCount;
            } catch (IndexOutOfBoundsException ex) { 
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }
    
        @Override
        @SuppressWarnings("unchecked")
        public void forEachRemaining(Consumer<? super E> consumer) { 
            Objects.requireNonNull(consumer);
            final int size = ArrayList.this.size;
            int i = cursor;
            if (i >= size) { 
                return;
            }
            final Object[] elementData = ArrayList.this.elementData;
            if (i >= elementData.length) { 
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
            while (i != size && modCount == expectedModCount) { 
                consumer.accept((E) elementData[i++]);
            }
            cursor = i;
            lastRet = i - 1;
            checkForComodification();
        }
    
        final void checkForComodification() { 
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
        }
    }

> 下一篇文章将会讲解List集合。  
> 转载请附上链接，原创不易。

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