集合框架学习（持续更新）

Java集合框架总体结构图

Collection 接口

定义集合基本方法

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int size();
boolean isEmpty();
boolean contains(Object o);
Iterator<E> iterator();
Object[] toArray();
<T> T[] toArray(T[] a);
boolean add(E e);
boolean remove(Object o);
boolean containsAll(Collection<?> c);
boolean addAll(Collection<? extends E> c);
boolean removeAll(Collection<?> c);
boolean retainAll(Collection<?> c);
void clear();
boolean equals(Object o);
int hashCode();

 

AbstractCollection 抽象类

实现Collection接口中部分方法

boolean isEmpty()

校验集合是否为空

boolean contains(Object o)

校验集合是否包含o元素，该方法中会使用到迭代器iterator()方法

Object[] toArray()

把集合转换成数组，该方法中会使用到迭代器iterator()方法，该方法的实现有必要看一下。在初始化数组时，如果长度不够，是按照cap + (cap >> 1) + 1的方式增加数组长度的，如果长度过长，再使用Arrays.copyOf(T[] original, int newLength)方法重置数组长度

T[] toArray(T[] a)

暂定解释，这个方法有点没太理清楚

boolean add(E e)

直接抛出UnsupportedOperationException异常，默认不支持该操作，后续需要重写该方法

boolean remove(Object o)

使用迭代器，以o是否为null分别做remove操作，如果有remove操作，返回true

boolean containsAll(Collection<?> c)

调用boolean contains(Object o)方法循环遍历，仅有集合中包含c所有值，才返回true

boolean addAll(Collection<? extends E> c)

调用boolean add(E e)方法，只要新增成功一次就返回true

boolean removeAll(Collection<?> c)

使用迭代器，循环遍历当前集合，调用boolean contains(Object o)判断c集合是否包含当前元素，如果包含，则使用迭代器的remove()方法进行删除

boolean retainAll(Collection<?> c)

与boolean removeAll(Collection<?> c)方法类似，只不过是删去c集合中不包含的元素

void clear()

使用迭代器，循环便利当前集合，使用迭代器的remove()方法依次删除元素

String toString()

使用迭代器，循环遍历集合元素，通过StringBuilder组合元素

List 接口

继承了Collection接口，List接口又另外定义了一些方法

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int size();
boolean isEmpty();
boolean contains(Object o);
Iterator<E> iterator();
Object[] toArray();
<T> T[] toArray(T[] a);
boolean add(E e);
boolean remove(Object o);
boolean containsAll(Collection<?> c);
boolean addAll(Collection<? extends E> c);
boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c);
boolean removeAll(Collection<?> c);
boolean retainAll(Collection<?> c);
void clear();
boolean equals(Object o);
int hashCode();
E get(int index);
E set(int index, E element);
void add(int index, E element);
E remove(int index);
int indexOf(Object o);
int lastIndexOf(Object o);
ListIterator<E> listIterator();
ListIterator<E> listIterator(int index);
List<E> subList(int fromIndex, int toIndex);

 

AbstractList 抽象类

实现List接口，继承AbstractCollection抽象类

boolean add(E e)

调用add(int index, E element)方法，在集合末尾增加元素，只要增加成功，就返回true

abstract public E get(int index)

待实现

E set(int index, E element)

直接抛出UnsupportedOperationException异常，默认不支持该操作，后续需要重写该方法

void add(int index, E element)

直接抛出UnsupportedOperationException异常，默认不支持该操作，后续需要重写该方法

E remove(int index)

直接抛出UnsupportedOperationException异常，默认不支持该操作，后续需要重写该方法

int indexOf(Object o)

获取listIterator()返回的ListIterator迭代器根据o是否为null分别做处理，如果按从前往后顺序集合中有o这个元素，则返回o元素的下标，否则返回-1

int lastIndexOf(Object o)

跟int indexOf(Object o)方法类似，获取listIterator()返回的ListIterator迭代器根据o是否为null分别做处理，如果按从后往前顺序集合中有o这个元素，则返回o元素的下标，否则返回-1

void clear()

调用removeRange(int fromIndex, int toIndex)方法，删去从0到集合末尾的所有元素

boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)

先校验index是否越界，然后循环在数组index的位置依次插入c中元素，只要插入成功一条记录就设置返回值为true

Iterator iterator()

返回new Itr()

ListIterator listIterator()

返回listIterator(0)方法

ListIterator listIterator(final int index)

先校验index是否越界，然后返回new ListItr(index)

List subList(int fromIndex, int toIndex)

根据当前集合是否是RandomAccess接口的实现类，如果是，则返回RandomAccessSubList类型fromIndex，toIndex之间的子集合；如果不是，则返回SubList类型fromIndex，toIndex之间的子集合

boolean equals(Object o)

当前集合和o集合（假设o是List接口的实现类）分别根据ListIterator<E> listIterator()方法获取迭代器，然后元素依次比较，直至出现不相同的为止。完全相同返回true，否则返回false

int hashCode()

返回当前集合的hashCode值，代码有必要直接贴出来

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public int hashCode() {
int hashCode = 1;
for (E e : this)
    hashCode = 31*hashCode + (e==null ? 0 : e.hashCode());
return hashCode;
}

 

AbstractList$Itr 内部类

直接贴代码介绍

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private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor = 0; // 下一个元素的索引位置
int lastRet = -1; // 上一个元素的索引位置
int expectedModCount = modCount; //modCount是存在AbstractList中的，记录集合修改次数

// 判断是否有下一个元素
public boolean hasNext() {
    return cursor != size();
}

//next方法执行完毕之后，当前下标要向后移动一位
public E next() {
    checkForComodification();
    try {
        int i = cursor;
        E next = get(i);
        lastRet = i;
        cursor = i + 1;
        return next;
    } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
        checkForComodification();
        throw new NoSuchElementException();
    }
}

//remove操作之后，cursor下标要向前移动一位，因为是做删除操作，所以lastRet重置为-1
public void remove() {
    if (lastRet < 0)
        throw new IllegalStateException();
    checkForComodification();

    try {
        AbstractList.this.remove(lastRet);
        if (lastRet < cursor)
            cursor--;
        lastRet = -1;
        expectedModCount = modCount;
    } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
        throw new ConcurrentModificationException();
    }
}

// 判断集合的修改次数是否合法，即用来判断遍历过程中集合是否被修改过
final void checkForComodification() {
    if (modCount != expectedModCount)
        throw new ConcurrentModificationException();
}
}

 

AbstractList$ListItr 内部类
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// 可以指定从集合中哪个位置开始的迭代器
private class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {
// 构造方法，设置下一个元素的下标为index
ListItr(int index) {
    cursor = index;
}

// 判断是否有前一个元素，即只要不是集合中的第一个元素，都会有前一个元素
public boolean hasPrevious() {
    return cursor != 0;
}

// 获取当前元素的前一个元素，
public E previous() {
    checkForComodification();
    try {
        int i = cursor - 1;
        E previous = get(i);
        lastRet = cursor = i;
        return previous;
    } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
        checkForComodification();
        throw new NoSuchElementException();
    }
}

// 获取当前元素下一个元素的下标
public int nextIndex() {
    return cursor;
}

// 获取当前元素前一个元素的下标
public int previousIndex() {
    return cursor-1;
}

// 在当前元素位置，替换成元素e
public void set(E e) {
    if (lastRet < 0)
        throw new IllegalStateException();
    checkForComodification();

    try {
        AbstractList.this.set(lastRet, e);
        expectedModCount = modCount;
    } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
        throw new ConcurrentModificationException();
    }
}

// 在当前元素后面增加一个元素
public void add(E e) {
    checkForComodification();

    try {
        int i = cursor;
        AbstractList.this.add(i, e);
        lastRet = -1;
        cursor = i + 1;
        expectedModCount = modCount;
    } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
        throw new ConcurrentModificationException();
    }
}
}
AbstractList/SubList AbstractList中非public的类

继承AbstractList抽象类，构造方法中有fromIndex和toIndex入参以便重新设计子集合，该类中把AbstractList没有实现的方法都具体实现了一下，没有什么特别难理解的地方，就不单独贴出来具体代码

AbstractList/RandomAccessSubList AbstractList中非public的类

继承SubList类，实现RandomAccess接口，就重写了一下List<E> subList(int fromIndex, int toIndex)这个方法，返回的子集合是RandomAccessSubList类型

ArrayList 类

继承AbstractList抽象类，实现List，RandomAccess，Cloneable，Serializable接口，该类中有2个属性

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private transient Object[] elementData; //ArrayList的实现方式其实还是用数组的方式进行的
private int size; //集合长度

 

ArrayList(int initialCapacity) 构造方法

根据传入的集合长度，初始化一个等长的elementData

ArrayList() 构造方法

默认初始化一个长度为10的elementData

ArrayList(Collection<? extends E> c) 构造方法

c集合调用toArray()方法返回的数组赋值到elementData中，并获取elementData的长度设置到size中

void trimToSize()

把集合的长度缩短至集合elementData.length，也就是把集合末尾未使用到的位置给移除掉。modCount要自增一次，modCount是AbstractList中的属性，用来记录集合变更的次数

void ensureCapacity(int minCapacity)

对ArrayList实例进行扩容，以够容纳minCapacity这么多元素。扩容时会让modCount自增一次。

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private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8; //一些 VMs在数组里保留字头，试图分配更大数组时可能导致OutOfMemoryError:被请求数组的size超出VM界限。

private void grow(int minCapacity) {
int oldCapacity = elementData.length; //原数组长度
int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 扩容逻辑是增加原数组长度一半的容量
if (newCapacity - minCapacity < 0)
    newCapacity = minCapacity; //扩容后的长度还不满足需求要求的最小元素数的话，则直接设置为minCapacity
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
    newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); //如果扩容后的长度超过了MAX_ARRAY_SIZE的话，newCapacity最多长只能设置成Integer.MAX_VALUE，也就是2^31-1这么长
// minCapacity is usually close to size, so this is a win:
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

// 获取集合能存储的最长长度
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
    throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
    Integer.MAX_VALUE :
    MAX_ARRAY_SIZE;
}

 

int size()

直接返回size属性

boolean isEmpty()

返回size == 0

int indexOf(Object o)

在elementData从前往后查找o元素第一次出现的位置，如果没找到，则返回-1

boolean contains(Object o)

调用indexOf(Object o)方法，判断o元素第一次出现的位置是否大于0，大于0也就意味着集合中包含断o元素

int lastIndexOf(Object o)

在elementData从后往前查找o元素第一次出现的位置，如果没找到，则返回-1

Object clone()

调用父类的clone()方法，并重置新集合的modCount为零。该克隆为浅克隆

Object[] toArray()

把elementData集合扩展到size长度并返回

T[] toArray(T[] a)

暂定解释，这个方法有点没太理清楚

E get(int index)

先校验一遍index是否大于size（没有校验是否小于0，看注释的意思是，如果index小于0，在该校验前就会抛出ArrayIndexOutOfBoundsException），然后直接获取elementData[index]

set(int index, E element)

先校验一遍index是否小于size，然后elementData[index] = element，返回index位置原来的元素

boolean add(E e)

先调用ensureCapacityInternal(int minCapacity)方法（入参为size+1）对elementData数组进行扩容，然后再进行elementData[size++] = e操作，最终返回true

void add(int index, E element)
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public void add(int index, E element) {
rangeCheckForAdd(index); //先校验一遍index是否是大于0小于size

ensureCapacityInternal(size + 1);  // 对elementData进行扩容
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index); // 把elementData中从index开始所有的数据往后移动一个位置
elementData[index] = element; //elementData[index]位置赋值为新的元素值
size++; // 集合长度自增1
}
E remove(int index)
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public E remove(int index) {
rangeCheck(index); // 先校验一遍index是否小于size

modCount++; //集合修改次数+1
E oldValue = elementData(index); // 保留集合index位置原来的元素

int numMoved = size - index - 1; // 计算需要移动元素的数量
if (numMoved > 0)
    System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
                     numMoved); // 把elementData中从index+1开始所有的数据往前移动一个位置，覆盖原index位置的数据
elementData[--size] = null; 

return oldValue;
}
boolean remove(Object o)

先for循环找到o元素的下标，然后使用remove(int index)类似的逻辑做删除操作

void clear()

先modCount++设置集合修改次数+1，然后for循环elementData，依次设置每个元素都为null，最终设置size为0

boolean addAll(Collection<? extends E> c)

放上代码更容易理解

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public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
Object[] a = c.toArray(); // 集合调用toArray方法获取对应数组
int numNew = a.length; // 需要新增的长度
ensureCapacityInternal(size + numNew);  // 对elementData进行扩容
System.arraycopy(a, 0, elementData, size, numNew); // a数组从0开始到0+numNew的数据，复制到elementData数组从size开始到size+numNew的位置
size += numNew; // size长度增加numNew
return numNew != 0; // 返回elementData是否新增了数据
}

 

boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)

放上代码更容易理解

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public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
    rangeCheckForAdd(index); // 先校验一遍index是否是大于0小于size

    Object[] a = c.toArray(); // 集合调用toArray方法获取对应数组
    int numNew = a.length;  // 需要新增的长度
    ensureCapacityInternal(size + numNew);  // 对elementData进行扩容

    int numMoved = size - index; // elementData需要移动数量
    if (numMoved > 0)
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew, numMoved); // elementData从index位置开始，后面所有的数据往后移动numMoved个位置，相当于在index后扩展numMoved个数据的位置

    System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew); // a数组从0开始到0+numNew的数据，复制到elementData数组从index开始到index+numNew的位置
    size += numNew; // size长度增加numNew
    return numNew != 0; // 返回elementData是否新增了数据
}

 

#####　boolean removeAll(Collection<?> c)
返回batchRemove(c, false)

boolean retainAll(Collection<?> c)

返回batchRemove(c, true)

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private boolean batchRemove(Collection<?> c, boolean complement) {
final Object[] elementData = this.elementData;
int r = 0, w = 0;
boolean modified = false;
try {
    for (; r < size; r++)
        if (c.contains(elementData[r]) == complement)
            elementData[w++] = elementData[r]; //如果complement为false，即为remove操作，则把elementData中不包含在c集合中的元素重新放置在elementData中，由于r必然>=w，所以无需新new一个数组；如果complement为true，即为contain操作，则把elementData中包含在c集合中的元素重新放置在elementData中。
} finally {
    if (r != size) { //这个分支判断有待解决
        System.arraycopy(elementData, r, elementData, w, size - r);
        w += size - r;
    }
    if (w != size) { //如果处理过的数组是elementData的子数组的话，把elementData中从w开始到size结束位置所有元素重置为null
        for (int i = w; i < size; i++)
            elementData[i] = null;
        modCount += size - w; // modCount要加上elementData变更次数
        size = w; // size长度设置为w
        modified = true; // 设置modified为true，仅有w!=size的时候才设置，如果w==size的话相当于没有做任何处理
    }
}
return modified;
}

 

private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)

实现Serializable接口是需要有writeObject方法的实现的，由于Object方法默认就有writeObject方法的实现，所以Serializable接口中未定义抽象方法，但如果想自定义序列化方法，则需要重新该方法

private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)

实现Serializable接口是需要有readObject方法的实现的，由于Object方法默认就有readObject方法的实现，所以Serializable接口中未定义抽象方法，但如果想自定义序列化方法，则需要重新该方法

ListIterator listIterator(int index)

校验index是否是0到size之间的，然后返回new ListItr(index)

ListIterator listIterator()

返回new ListItr(0)

Iterator iterator()

返回new Itr()

List subList(int fromIndex, int toIndex)

先校验fromIndex，toIndex是否符合规则，然后返回new SubList(this, 0, fromIndex, toIndex)

ArrayList$Itr 内部类

跟AbstractList$Itr类似，作用也一样，不贴代码了

ArrayList$ListItr 内部类

跟AbstractList$ListItr类似，作用也一样，不贴代码了

ArrayList/SubList ArrayList中非public的类

继承AbstractList抽象类，实现RandomAccess接口，构造方法中有fromIndex和toIndex入参以便重新设计子集合，该类中把AbstractList没有实现的方法都具体实现了一下，没有什么特别难理解的地方，就不单独贴出来具体代码

Vector 类

继承AbstractList抽象类，实现List, RandomAccess, Cloneable,Serializable接口
Vector跟ArrayList相比，Vector是线程安全的，所有可用方法都使用了synchronized进行了修饰
Vector有如下3个属性

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protected Object[] elementData; //  Vector跟ArrayList类似，底层也是使用数组实现的
protected int elementCount; // Vector实例的长度
protected int capacityIncrement; // 自动扩容时，扩容的长度

 

Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) 构造方法

根据传入的参数initialCapacity，初始化等长的Object数组——elementData，同时设置自动扩容的长度为capacityIncrement

Vector(int initialCapacity) 构造方法

根据传入的参数，初始化等长的Object数组——elementData，设置自动扩容的长度capacityIncrement为0

Vector() 构造方法

初始化一个长度为10的Object数组——elementData，设置自动扩容的长度capacityIncrement为0

Vector(Collection<? extends E> c) 构造方法

c集合调用toArray()方法返回的数组设置到elementData中，长度设置到elementCount中

void copyInto(Object[] anArray)

将当前Vector实例复制到anArray中

void trimToSize()

把集合的长度缩短至集合elementData.length，也就是把集合末尾未使用到的位置给移除掉。modCount要自增一次，modCount是AbstractList中的属性，用来记录集合变更的次数

void ensureCapacity(int minCapacity)

对Vector实例进行扩容，以够容纳minCapacity这么多元素。扩容时会让modCount自增一次。一下代码跟ArrayList.ensureCapacity(int minCapacity)类似，唯一不同是Vector的扩容涉及到capacityIncrement属性

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private void grow(int minCapacity) {
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
                                 capacityIncrement : oldCapacity); //如果capacityIncrement大于0，则扩容capacityIncrement长度，如果capacityIncrement不大于0，则扩容原长度的一半
if (newCapacity - minCapacity < 0)
    newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
    newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

 

#####　void setSize(int newSize)
如果newSize大于当前数组长度，则扩容，如果小于等于当前长度，则把newSize之外的数组元素置为null，再把elementCount设置为newSize，相当于缩容

int capacity()

返回elementData.length，是数组实际长度

int size()

返回elementCount，是Vector可容纳元素的数量，即设置的长度

#####　boolean isEmpty()
返回elementCount == 0

Enumeration elements()

返回Enumeration接口的实现类（枚举类），类似于迭代器。在使用上更优先使用Iterator接口

int indexOf(Object o, int index)

从index位置开始，查找o在Vector实例中所在位置的下标

indexOf(Object o)

和int indexOf(Object o, int index)方法是重载方法，返回indexOf(o, 0)

contains(Object o)

校验indexOf(o, 0)方法返回的下标值是否大于0

lastIndexOf(Object o, int index)

从index到0的范围内，从后往前查找o元素所在位置的小标

lastIndexOf(Object o)

返回lastIndexOf(o, elementCount-1)

E elementAt(int index)

返回index位置的元素

E firstElement()

返回数组中的第一个元素

E lastElement()

返回数组中的最后一个元素，最后元素指的是下标为elementCount - 1位置的元素

void setElementAt(E obj, int index)

重新设置index位置的元素为obj

void removeElementAt(int index)

modCount自增，如果index非数组中的最后一个元素，则把数组中index后的元素整体前移一个位置，把index位置的元素挤掉，然后设置elementCount自减，设置elementCount位置的元素为null

void insertElementAt(E obj, int index)

modCount自增，把elementCount + 1当做Vector实例最小长度进行扩容，然后对index后的元素整体后移一位，再设置index位置的元素为obj，最后elementCount自增

void addElement(E obj)

modCount自增，把elementCount + 1当做Vector实例最小长度进行扩容，设置elementCount位置的元素为obj，最后elementCount自增

boolean removeElement(Object obj)

modCount自增，调用indexOf(Object o)方法查找obj元素的下标，再调用removeElementAt(int index)方法进行删除

void removeAllElements()

modCount自增，for循环elementData数组，设置数组元素全为null，最后设置elementCount为0

Object clone()

调用父类clone()方法获得一个新Vector实例v，设置v的elementData为Arrays.copyOf(elementData, elementCount)，v的modCount为0，最终返回v

Object[] toArray()

直接返回Arrays.copyOf(elementData, elementCount)

T[] toArray(T[] a)

暂定解释，这个方法有点没太理清楚

E get(int index)

返回elementData数组中index位置的元素，和elementAt(int index)方法其实是一样的

E set(int index, E element)

和setElementAt(E obj, int index)方法类似，只不过set(int index, E element)方法返回index位置的旧值

boolean add(E e)

和addElement(E obj)方法类似，只不过add(E e)会返回true

boolean remove(Object o)

直接调用removeElement(o)

void add(int index, E element)

直接调用insertElementAt(element, index)

E remove(int index)

和removeElementAt(int index)类似，只不过会返回index位置的旧值

void clear()

返回removeAllElements()

boolean containsAll(Collection<?> c)

调用父类的containsAll(c)方法

boolean addAll(Collection<? extends E> c)

modCount自增，把elementCount + numNew当做集合最小长度进行扩容，在elementData数组后接上c.toArray获取到的集合，elementCount增加到elementCount + numNew，最终返回numNew != 0

boolean removeAll(Collection<?> c)

调用父类的removeAll(c)方法

boolean retainAll(Collection<?> c)

调用父类的retainAll(c)方法

addAll(int index, Collection<? extends E> c)

modCount自增，数组扩容，对elementData从index位置开始右移，再把c集合的元素放置其中，最后设置elementCount数量，返回numNew != 0

boolean equals(Object o)

调用父类的equals(o)方法

int hashCode()

调用父类的hashCode方法

String toString()

调用父类的toString方法

List subList(int fromIndex, int toIndex)

使用Collections工具类的synchronizedList(List<T> list, Object mutex)方法

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public synchronized List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
return Collections.synchronizedList(super.subList(fromIndex, toIndex), this);
}

 

void removeRange(int fromIndex, int toIndex)

把elementData中fromIndex-toIndex之间的元素移除，计算新的elementCount，设置elementData末尾所有的元素为null

ListIterator listIterator(int index)

返回new ListItr(index)

ListIterator listIterator()

返回new ListItr(0)

Iterator iterator()

返回new Itr()

Vector$Itr 内部类

跟父类的类似，不做解释

Vector$ListItr 内部类

跟父类的类似，不做解释

Stack 类

该类是继承自Vector类的，所以Vector类中的方法Stack都可以使用。该类称之为堆栈类，可以使用堆栈的方法进行操作

E push(E item)

向elementData的末尾增加一个item元素，调用addElement(item)方法实现的，最终返回item

E peek()

获取elementData中最后一个元素

E pop()

获取elementData中最后一个元素，并将最后一个元素删去

empty()

返回size() == 0

int search(Object o)

查找o元素距离elementData末尾的位置

AbstractSequentialList 抽象类

继承自AbstractList抽象类，对AbstractList中的几个抽象方法进行了实现

E get(int index)

使用ListIterator获取从index位置开始的迭代器，返回index位置的元素值

E set(int index, E element)

使用ListIterator获取从index位置开始的迭代器，设置当前位置为新值element，最终返回旧值

void add(int index, E element)

使用ListIterator获取从index位置开始的迭代器，在该位置后直接插入element元素

E remove(int index)

使用ListIterator获取从index位置开始的迭代器，对该位置元素进行删除，最后返回该元素值

boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)

使用ListIterator获取从index位置开始的迭代器，再获取c集合对应迭代器，依次往当前集合的index位置后面加入元素。只要加入了元素，就返回true

Iterator iterator()

返回listIterator()

abstract ListIterator listIterator(int index)

待实现

Deque 接口

继承Queue接口，对Queue接口方法进行补充。一个线性 collection，支持在两端插入和移除元素

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void addFirst(E e);
void addLast(E e);
boolean offerFirst(E e);
boolean offerLast(E e);
E removeFirst();
E removeLast();
E pollFirst();
E pollLast();
E getFirst();
E getLast();
E peekFirst();
E peekLast();
boolean removeFirstOccurrence(Object o);
boolean removeLastOccurrence(Object o);
// *** Queue methods ***
boolean add(E e);
boolean offer(E e);
E remove();
E poll();
E element();
E peek();
// *** Stack methods ***
void push(E e);
E pop();
// *** Collection methods ***
boolean remove(Object o);
boolean contains(Object o);
public int size();
Iterator<E> iterator();
Iterator<E> descendingIterator();

 

LinkedList 类

继承AbstractSequentialList抽象类，实现List, Deque, Cloneable, Serializable接口。该类中有一下3个属性

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transient int size = 0; // 集合长度
transient Node<E> first; // 集合中第一个元素
transient Node<E> last; // 集合中最后一个元素

 

LinkedList() 构造函数

空的构造函数

LinkedList(Collection<? extends E> c) 构造函数

把c集合转为LinkedList集合

LinkedList$Node 内部类

该内部类定义了LinkedList中各个元素，Node中设置有3个属性

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E item; // 当前元素
Node<E> next; // 集合中当前元素的下一个元素
Node<E> prev; // 集合中当前元素的上一个元素

 

LinkedList中比较重要的几个非public方法
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private void linkFirst(E e) {
final Node<E> f = first; // 获取原fisrt的Node为f
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f); // 构造新Node链到f之前
first = newNode; // 设置first为newNode
if (f == null)
    last = newNode; // 如果f为空，意味着集合中没有数据，则first和last都要设置为newNode
else
    f.prev = newNode; // 如果f不为空，则f需要移动到第二个位置，相当于设置f.prev为newNode
size++; // 长度+1
modCount++; // 集合修改次数+1
}

void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last; // 获取原last的Node为l
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null); // 构造新Node链到l之后
last = newNode; // 设置last为newNode
if (l == null)
    first = newNode; // 如果l为空，意味着集合中没有数据，则first和last都要设置为newNode
else
    l.next = newNode; // 如果l不为空，则l需要往前移动一个位置，相当于设置l.next为newNode
size++; // 长度+1
modCount++; // 集合修改次数+1
}

// 在succ之前添加e元素
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
final Node<E> pred = succ.prev; // 获取succ.prev为pred
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ); // 创建Node，把e放置在pred和succ之间
succ.prev = newNode; // succ.prev设置为newNode
if (pred == null)
    first = newNode; // 如果pred为空，意味着succ为第一个元素，所以在succ之前加e元素的话，e元素封装的newNode就成为了first
else
    pred.next = newNode; 如果pred不为空，则需要设置pred.next为newNode
size++;  // 长度+1
modCount++; // 集合修改次数+1
}

// 移除集合中的第一个元素，f必须为first
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
final E element = f.item; // first.item
final Node<E> next = f.next; // 获取first.next
f.item = null; // 清空f.item
f.next = null; // 清空f.next = null（利于GC回收）
first = next; // first需要设置为f中的next
if (next == null)
    last = null; // 如果next为空，意味着集合为空，则需要设置last也为空
else
    next.prev = null; // 如果next不为空，next成为了第一个Node，所以next.prev需要清空
size--; // 长度-1
modCount++; // 修改次数+1
return element;
}

// 移除集合中的最后一个元素，l必须为last，代码逻辑跟unlinkFirst类似，只不过是反操作
private E unlinkLast(Node<E> l) {
final E element = l.item;
final Node<E> prev = l.prev;
l.item = null;
l.prev = null;
last = prev;
if (prev == null)
    first = null;
else
    prev.next = null;
size--;
modCount++;
return element;
}

// 把x的Node从集合中删去
E unlink(Node<E> x) {
final E element = x.item; // x的元素
final Node<E> next = x.next; // x下一个Node
final Node<E> prev = x.prev; // x上一个Node

if (prev == null) {
    first = next; // 如果prev为空，说明x是第一个元素，所以需要重新设置first为next
} else {
    prev.next = next; // 如果prev不为空，则需要把prev和next链起来
    x.prev = null; // x.prev设置为null
}

if (next == null) {
    last = prev; // 如果last为空，说明x是最后一个元素，需要重新设置last为prev
} else {
    next.prev = prev; // 如果next不为空，需要把next和prev链起来
    x.next = null; // x.next设置为null
}

x.item = null; // x.item设置为null
size--; // 长度-1
modCount++; // 修改次数+1
return element;
}
E getFirst()

获取first元素，返回first.item

E getLast()

获取last元素，返回last.item

E removeFirst()

获取first元素，调用unlinkFirst(f)方法删去第一个元素

E removeLast()

获取last元素，调用unlinkLast(l)方法删去最后一个元素

addFirst(E e)

调用linkFirst(e)方法在集合头插入元素

void addLast(E e)

调用linkLast(e)方法在集合尾插入元素

boolean contains(Object o)

返回indexOf(o) != -1

int size()

返回size

boolean add(E e)

调用linkLast(e)方法在集合尾插入元素，返回true

boolean remove(Object o)

循环遍历集合，找到集合中所有的o元素，调用unlink(x)方法进行删除，只要删除不止一个元素，就返回true

boolean addAll(Collection<? extends E> c)

返回addAll(size, c)，在集合末尾新增c集合

boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c)

先校验index是否合法，需要大于等于零，小于等于size。c调用toArray()方法获得数组a，如果数组长度等于零，则直接返回false。获取index位置的Node为succ，获取succ.pred的Node为pred。再循环a数组，在循环中Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null)，如果pred为空，说明当前集合是空的，所以设置first为newNode，如果pred不为空，则设置pred.next为newNode，就是设置上一个Node中的next为当前newNode。循环中最后设置pred为newNode，以便于下次循环使用。循环结束后如果succ为空，意味着原集合为空，则需要设置last为循环中的最后一个Node，如果succ不为空，则设置pred.next为succ，succ.prev为pred。最后size+numNew，modCount+1，并返回true

void clear()

循环当前集合，设置每一个Node中的item、next、prev为空，设置集合中的first、last为空，size为0，modCount+1

E get(int index)

校验index合法性，获取index所在位置的Node，返回该Node中的item

set(int index, E element)

校验index合法性，获取index所在位置的Node，获取该Node的item为oldVal，设置该Node的item值为element，最后返回oldVal

void add(int index, E element)

校验index合法性，如果index为集合末尾，则调用linkLast(element)增加元素，如果index非集合末尾，则调用linkBefore(element, node(index))插入元素

E remove(int index)

校验index合法性，调用unlink(node(index))方法删除元素

int indexOf(Object o)

从前往后循环当前集合，返回o出现的第一个位置的下标，如果没找到则返回-1

int lastIndexOf(Object o)

从后往前循环当前集合，返回o出现的第一个位置的下标，如果没找到则返回-1

E peek()

获取first的Node为f，如果f为空，则返回null，否则返回f.item

E element()

返回getFirst()方法的结果

E poll()

获取first的Node为f，如果f为空，则返回null，否则返回unlinkFirst(f)方法的结果，相当于返回第一个元素并删去第一个元素

E remove()

返回removeFirst()方法的结果

boolean offer(E e)

返回add(e)

boolean offerFirst(E e)

调用addFirst(e)方法，然后返回true

boolean offerLast(E e)

调用addLast(e)方法，然后返回true

E peekFirst()

获取first的Node为f，如果f为空，则返回null，否则返回f.item

E peekLast()

获取last的Node为l，如果l为空，则返回null，否则返回l.item`

E pollFirst()

获取first的Node为f，如果f为空，则返回null，否则返回unlinkFirst(f)

E pollLast()

获取last的Node为l，如果l为空，则返回null，否则返回unlinkLast(l)`

void push(E e)

调用addFirst(e)方法

E pop()

调用removeFirst()方法

boolean removeFirstOccurrence(Object o)

调用remove(o)方法

boolean removeLastOccurrence(Object o)

从后往前遍历集合，在集合中查找o元素第一次出现对应的Node为x，对x调用unlink(x)方法进行删除，并返回true，如果没找到o元素，则返回false

ListIterator listIterator(int index)

先校验index的合法性，然后返回new ListItr(index)迭代器

LinkedList$ListItr 内部类

跟其他集合的ListItr内部类类似

LinkedList$DescendingIterator内部类

跟ListItr相比，该内部类是一个反序的Iterator，该类中有一个属性ListItr itr = new ListItr(size())，类中的hasNext()方法返回的是itr.hasPrevious()

Object clone()

实现浅克隆，设置克隆的LinkedList的fisrt = last = null，size = 0，modCount = 0，然后循环当前集合，依次调用add方法加入到克隆集合中，最后返回

Object[] toArray()

新建一个数组，长度为size，循环当前集合Node为x，数组中依次新增x.item，最后返回该数组

T[] toArray(T[] a)

暂定解释，这个方法有点没太理清楚

Queue 接口

继承Collection接口，提供跟队列相关的抽象方法

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boolean add(E e);
boolean offer(E e);
E remove();
E poll();
E element();
E peek();

 

AbstractQueue 抽象类

继承AbstractCollection抽象类，实现Queue接口，该类中对方法的实现都比较抽象，一般都需要具体的类对方法进行重新

boolean add(E e)

如果调用offer(e)方法返回true，则该方法返回true，否则抛异常

E remove()

调用poll()方法返回对象x，如果x不为null，则返回x，否则抛异常

E element()

调用peek()方法返回对象x，如果x不为null，则返回x，否则抛异常

void clear()

不好描述，直接看代码吧

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public void clear() {
while (poll() != null)
    ;
}

 

boolean addAll(Collection<? extends E> c)

如果c为null，抛异常，如果c==this，抛异常，然后循环c，调用add(e)方法进行插入，最终返回集合是否新增了c

PriorityQueue 类

优先级队列，继承AbstractQueue抽象类，实现Serializable接口，该集合的实现是以完全二叉树的形式进行存储的
以下是该类中的部分属性

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private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 11; // PriorityQueue类默认自增长度
private transient Object[] queue; // 用数组来实现集合的存储
private int size = 0; // 集合长度
private final Comparator<? super E> comparator; //排序器， 集合中数据按照comparator进行排序
private transient int modCount = 0; // 集合修改次数

 

先列一下该类中的私有方法，因为构造方法中也很可能用到这些私有方法

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// 如果c集合是PriorityQueue类的子类的话，通过该类进行初始化
private void initFromPriorityQueue(PriorityQueue<? extends E> c) {
if (c.getClass() == PriorityQueue.class) { // 如果c集合类型就是PriorityQueue的话，通过该方法进行初始化（如果c集合类型是PriorityQueue子类是走else的）
    this.queue = c.toArray();
    this.size = c.size();
} else {
    initFromCollection(c); // initFromCollection方法具体介绍
}
}

// 如果c集合仅仅是Collection大类的子类，通过该类进行初始化，能进入该方法的c一般是已排序的集合，或者是调用该方法后另外再排序，所以该方法中没有涉及排序相关操作
private void initElementsFromCollection(Collection<? extends E> c) {
Object[] a = c.toArray(); // 先调用toArray()方法获取数组
if (a.getClass() != Object[].class)
    a = Arrays.copyOf(a, a.length, Object[].class); //如果调用toArray()方法获取的数组类型非Object（就算是Object的子类，也要进这个判断），需要创建一个等长的Object类型的数组
int len = a.length; // 获取a数组长度
if (len == 1 || this.comparator != null)
    for (int i = 0; i < len; i++)
        if (a[i] == null) // PriorityQueue类要求元素不能为null
            throw new NullPointerException();
this.queue = a; // 把a数组赋值到queue
this.size = a.length; // 把a数组长度赋值到size
}

// c集合类型非要求的类型，通过该方法来初始化，一般是未排序的集合需要通过该类进行初始化
private void initFromCollection(Collection<? extends E> c) {
initElementsFromCollection(c); // 初始化未排序的数据
heapify(); // 对数据进行排序
}

// 从前往后查找数组是否有o元素，如果有则返回下标，否则返回-1
private int indexOf(Object o) {
    if (o != null) {
        for (int i = 0; i < size; i++)
            if (o.equals(queue[i]))
                return i;
    }
    return -1;
}

// 对集合进行扩容
private void grow(int minCapacity) {
int oldCapacity = queue.length; // 获取集合之前的长度
int newCapacity = oldCapacity + ((oldCapacity < 64) ? (oldCapacity + 2) : (oldCapacity >> 1));  // 如果之前集合长度小于64，则扩展一倍+2，否则扩展原长度的一半
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
    newCapacity = hugeCapacity(minCapacity); // 如果新数组长度超过MAX_ARRAY_SIZE，需要重置长度，最大不能大于Integer.MAX_VALUE
queue = Arrays.copyOf(queue, newCapacity); 对queue进行扩容
}

private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) 
    throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
    Integer.MAX_VALUE :
    MAX_ARRAY_SIZE;
}

删除i所在位置的元素
private E removeAt(int i) {
assert i >= 0 && i < size; // 使用“断言”来校验i必须大于等于0，小于size
modCount++; 
int s = --size; // size先自减1然后再赋值到s
if (s == i) 
    queue[i] = null; 如果i是最后一个元素，则直接设置queue中最后一个元素为null，利于GC回收
else {
    E moved = (E) queue[s]; // 先获取集合中最后一个元素
    queue[s] = null; // 设置queue中最后一个元素为null
    siftDown(i, moved); // 用末尾元素替换i位置的元素，并将该元素向下沉淀（保证二叉树的有序，即任意节点都是以它为根节点的子树中的最小节点）
    if (queue[i] == moved) {
        siftUp(i, moved); // 如果向下沉淀没有进行移动，说明该元素有可能需要向上冒泡（保证二叉树的有序，即任意节点都是以它为根节点的子树中的最小节点），所以调用siftUp(i, moved)方法向上比较
        if (queue[i] != moved)
            return moved; // 如果i位置元素发生变化，说明二叉树结构已经生成，完全二叉树满足条件，如果现在i位置元素还没发生变化，说明moved元素就该在i位置
    }
}
return null; // 该方法返回的是移动了的元素，如果i位置刚好需要放置moved元素，则相当于没有移动，所以返回null
}

// 把x元素从k位置开始向上调整以保证二叉树的有序
private void siftUp(int k, E x) {
if (comparator != null)
    siftUpUsingComparator(k, x);
else
    siftUpComparable(k, x);
}

// 使用默认比较器进行向上调整
private void siftUpComparable(int k, E x) {
Comparable<? super E> key = (Comparable<? super E>) x; // x类强转为Comparable比较器接口的实现类（至于为什么能够进行强转，还不知道）
while (k > 0) {
    int parent = (k - 1) >>> 1; // 获取k位置的父节点（完全二叉树的定义）
    Object e = queue[parent]; // 获取父节点元素
    if (key.compareTo((E) e) >= 0) // 父节点和key进行比较判断是否需要换位置
        break;
    queue[k] = e; // 如果需要交换，则把e放置在父节点的位置
    k = parent; // 然后把父节点原来的值赋值到k，避免丢失
}
queue[k] = key; // 最后把key放置在k位置（k索引在while循环中一直在变）
}

// 跟siftUpComparable(int k, E x)方法类似，只是使用了传入的比较器
private void siftUpUsingComparator(int k, E x) {
while (k > 0) {
    int parent = (k - 1) >>> 1;
    Object e = queue[parent];
    if (comparator.compare(x, (E) e) >= 0)
        break;
    queue[k] = e;
    k = parent;
}
queue[k] = x;
}

// 把x元素从k位置开始向下调整以保证二叉树的有序
private void siftDown(int k, E x) {
if (comparator != null)
    siftDownUsingComparator(k, x);
else
    siftDownComparable(k, x);
}

// 使用默认比较器进行向下调整
private void siftDownComparable(int k, E x) {
Comparable<? super E> key = (Comparable<? super E>)x;
int half = size >>> 1;        // loop while a non-leaf
while (k < half) {
    int child = (k << 1) + 1; // 获取k位置的左孩子的下标
    Object c = queue[child]; // 获取左孩子的值
    int right = child + 1; // 获取k位置的右孩子的下标
    if (right < size && ((Comparable<? super E>) c).compareTo((E) queue[right]) > 0)
        c = queue[child = right]; // 如果右孩子下标未越界，并且左右孩子满足比较条件，则c赋值为右孩子的值，child赋值为有孩子下标
    if (key.compareTo((E) c) <= 0)// 子节点和key进行比较判断是否需要换位置
        break;
    queue[k] = c;// 如果需要交换，则把c放置在子节点的位置
    k = child; // 把子节点的下标赋值到k上
}
queue[k] = key; // 最后把key放置在k位置（k索引在while循环中一直在变）
}

// siftDownComparable(int k, E x)方法类似，只是使用了传入的比较器
private void siftDownUsingComparator(int k, E x) {
int half = size >>> 1;
while (k < half) {
    int child = (k << 1) + 1;
    Object c = queue[child];
    int right = child + 1;
    if (right < size &&
        comparator.compare((E) c, (E) queue[right]) > 0)
        c = queue[child = right];
    if (comparator.compare(x, (E) c) <= 0)
        break;
    queue[k] = c;
    k = child;
}
queue[k] = x;
}

// 务必把所有的父节点进行向下调整（(size >>> 1) - 1有可能有部分子节点在其中，但必须保证包含所有父节点）
private void heapify() {
for (int i = (size >>> 1) - 1; i >= 0; i--)
    siftDown(i, (E) queue[i]);
}

 

PriorityQueue() 构造函数

调用this(DEFAULT_INITIAL_CAPACITY, null)，自增长度为默认值11

PriorityQueue(int initialCapacity) 构造函数

调用this(initialCapacity, null) 自增长度为传入值

PriorityQueue(int initialCapacity, Comparator<? super E> comparator) 构造函数

校验initialCapacity不能小于1，然后创建一个initialCapacity长度的数组指向queue，设置排序器为传入comparator

PriorityQueue(Collection<? extends E> c) 构造函数

先判断是否是SortedSet子集，如果是，则先把c的比较器传入comparator，然后调用initElementsFromCollection(ss)直接把数据赋值到queue。再判断是否是PriorityQueue子集，如果是，也先把c的比较器传入comparator，然后调用initFromPriorityQueue(pq)直接把数据赋值到queue。如果以上判断都没通过，则设置comparator为null，再调用initFromCollection(c)对集合c转型为PriorityQueue

PriorityQueue(PriorityQueue<? extends E> c) 构造函数

跟PriorityQueue(Collection<? extends E> c)类似，只不过只针对PriorityQueue子集的集合初始化

PriorityQueue(SortedSet<? extends E> c) 构造函数

跟PriorityQueue(Collection<? extends E> c)类似，只不过只针对SortedSet子集的集合初始化

boolean add(E e)

返回offer(e)方法

boolean offer(E e)

先校验e是否为null，如果为null则抛异常，然后modCount+1，如果size大于等于queue.length，则对集合长度进行扩容。设置size+1，如果原本的size为0，则直接设置queue[0]为e，如果不是则调用siftUp(i, e)从末尾往上调整位置，最后返回true

E peek()

如果size为0，返回null，否则返回queue[0]

boolean remove(Object o)

先调用indexOf(o)查找o元素下标，如果为-1，则返回false。否则再调用removeAt(i)方法后返回true

boolean removeEq(Object o)

跟remove(Object o)类似，只不过该方法查找o元素所在位置是使用==，相当于equals+hashCode，而remove(Object o)使用的是equals方法

boolean contains(Object o)

返回indexOf(o) != -1

Object[] toArray()

返回Arrays.copyOf(queue, size)

T[] toArray(T[] a)

暂定解释，这个方法有点没太理清楚

Iterator iterator()

返回new Itr()

int size()

返回size

void clear()

modCount+1，循环queue设置每一个元素都为null，最后设置size为0

E poll()

如果size``为0，则返回null。否则modCount+1，获取queue[0]为result，获取queue[s]为x，重置queue[s]为null，只要数组不是只有一个元素，则调用siftDown(0, x)对x进行向下调整。最终返回result

Comparator<? super E> comparator()

返回comparator

PriorityQueue$Itr 内部类

跟其他集合的Itr功能类似，只不过因为该类是一个优先级队列所以会有一些特殊处理，只不过所拥有的方法还是那几个没有变，这些方法所实现的功能也没有变，所以这里就不列出来了

Map 接口

定义一种<key, value>这样的键值对，这种键值对是用Entry<K,V>类来实现的

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// Query Operations
int size();
boolean isEmpty();
boolean containsKey(Object key);
boolean containsValue(Object value);
V get(Object key);
// Modification Operations
V put(K key, V value);
V remove(Object key);
// Bulk Operations
void clear();
// Views
Set<K> keySet();
Collection<V> values();
Set<Map.Entry<K, V>> entrySet();

interface Entry<K,V> {
    K getKey();
    V getValue();
    V setValue(V value);
    boolean equals(Object o);
    int hashCode();
}

// Comparison and hashing
boolean equals(Object o);
int hashCode();

 

AbstractMap 抽象类

实现Map接口，对Map定义的部分方法进行实现

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public abstract Set<Entry<K,V>> entrySet(); //该类中的抽象方法，由子类实现。Map中各个元素就是Entry<K,V>，而这些元素的集合就是Set<Entry<K,V>>。在List中各个元素的集合是elementData，而在Map中，是需要调用entrySet()方法来获取Map存储元素的集合

 

int size()

返回entrySet().size()

boolean isEmpty()

返回size() == 0

boolean containsValue(Object value)

获取entrySet()的迭代器，对Map进行迭代，在迭代器循环中Entry<K,V> e = i.next()获取Map中某个元素，再通过e.getValue()判断是否和o相等，相等则返回true，否则返回false

boolean containsKey(Object key)

和containsValue(Object value)类似，只不过是通过e.getKey()判断是否和o相等

V get(Object key)

获取entrySet()的迭代器，对Map进行迭代，在迭代器循环中Entry<K,V> e = i.next()获取Map中某个元素，如果e.getKey()等于key，则返回e.getValue()

V put(K key, V value)

默认抛异常，需要实现类重写

V remove(Object key)

获取entrySet()的迭代器，对Map进行迭代，在迭代器循环中Entry<K,V> e = i.next()获取Map中某个元素，如果e.getKey()等于key，把e赋值到之前声明的Entry<K,V> correctEntry中，循环结束使用迭代器i对该元素进行删除，并返回旧值，也就是correctEntry.getValue()。由于使用迭代器前用了while循环，所以找到满足e.getKey()等于key之后，迭代器就停在一个位置了，所以删除时可以继续使用i.remove()

void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m)

for循环m.entrySet()，依次调用put(e.getKey(), e.getValue())方法

void clear()

调用entrySet().clear()

Set keySet()

返回一个key的Set集合，因为Map中key不能重复，其实是new了一个AbstractSet<K>，并重新实现了一遍抽象方法

Collection values()

返回一个value的Collection集合，因为Map中value可以重复。其实是new了一个AbstractCollection<V>，并重新实现了一遍抽象方法

boolean equals(Object o)

先判断o == this，如果通过返回true；再判断o是否是Map的实现类，如果不是返回false；再判断长度是否相同，如果不相同返回false；最后使用entrySet()的迭代器，对this的Map进行迭代，校验o对应的Map是否包含this的key和value，只要一次不满足就返回false。抛异常的话也返回false

int hashCode()

返回获取Map中每一个元素的hashCode()累加后返回

String toString()

构造字符串并返回

AbstractMap$SimpleEntry 内部类

实现Entry，Serializable接口

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private final K key; // key
private V value; // value

 

其他的都是重写了Entry接口中定义的抽象方法

AbstractMap$SimpleImmutableEntry 内部类

不可变的SimpleEntry
和AbstractMap$SimpleEntry几乎一样，就是重写的setValue(V value)方法直接抛异常，因为该类不允许变化

HashMap 类

继承AbstractMap抽象类，实现Map, Cloneable, Serializable接口
该类中有以下几个属性

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static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16; // 默认Map初始化长度
static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30; // Map最大长度
static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f; // 默认加载因子
transient Entry[] table; // HashMap外层通过数组来存储
transient int size; // Map长度
int threshold; // 该值是(capacity * load factor)，当Map达到这个值时Map进行扩容
final float loadFactor; // 加载因子
transient int modCount; // 修改次数

 

HashMap(int initialCapacity, float loadFactor) 构造方法

校验initialCapacity，如果小于0，则抛异常，如果大于MAXIMUM_CAPACITY则设置initialCapacity = MAXIMUM_CAPACITY。校验loadFactor如果小于等于0或者不是Float类型，抛异常。创建一个capacity = 1，循环左移一位直到大于等initialCapacity。设置loadFactor为传入的loadFactor，threshold为(int)(capacity * loadFactor)，table为new Entry[capacity]，最后调用init()方法结束

HashMap(int initialCapacity) 构造方法

调用this(initialCapacity, DEFAULT_LOAD_FACTOR)，构造因子使用默认值

HashMap() 构造方法

使用默认初始化长度和构造因子构造HashMap

HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) 构造方法
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public HashMap(Map<? extends K, ? extends V> m) {
    this(Math.max((int) (m.size() / DEFAULT_LOAD_FACTOR) + 1,
                  DEFAULT_INITIAL_CAPACITY), DEFAULT_LOAD_FACTOR); // 用m.size() / DEFAULT_LOAD_FACTOR) + 1计算初始化长度，如果该值小于16，则使用16。构造因子使用默认值
    putAllForCreate(m); // 把m添加到当前HashMap中
}

static int hash(int h)

直接上代码吧，我看着晕

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static int hash(int h) {
    h ^= (h >>> 20) ^ (h >>> 12);
    return h ^ (h >>> 7) ^ (h >>> 4);
}

 

static int indexFor(int h, int length)

也直接上代码吧

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static int indexFor(int h, int length) {
    return h & (length-1);
}

 

以上2个方法比较关键，另外写了一篇博文HashMap的Hash算法

HashMap$Entry 内部类

实现Map.Entry接口，重写接口中所有的方法，这里不深入讨论具体方法是如何实现的，主要讲一下这个内部类是干嘛用的，具体有哪些属性

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final K key; // 用来存Map元素的key值
V value; // 用来存Map元素的value值，跟key是一一对应的
Entry<K,V> next; // 由于HashMap外部是由数组实现，数组中的元素是链表方式存储，所以这里的next是存储当前Entry下一个Entry的
final int hash; // 当前key调用hash(key)方法计算出来的hashCode

/**
 * Creates new entry.
 */
Entry(int h, K k, V v, Entry<K,V> n) { // 新增Entry的时候，不用默认构造函数，而是使用有参的构造函数，需要赋值该内部类中的属性
    value = v;
    next = n;
    key = k;
    hash = h;
}

 

#####　int size()
返回size

boolean isEmpty()

返回size == 0

V get(Object key)
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public V get(Object key) {
    if (key == null) // 先判断key是否为null，如果是null，则返回`getForNullKey()`方法所得
        return getForNullKey(); // 该方法也是循环遍历table查找key为null的Entry，返回value
    int hash = hash(key.hashCode()); // 根据key.hashCode计算hash
    for (Entry<K,V> e = table[indexFor(hash, table.length)];
         e != null;
         e = e.next) { // 找到下标对应的数组位置，该位置有可能有多个Entry存放在这里，所以在该位置进行循环
        Object k;
        if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) // 循环中依次判断e.hash和上面计算出来的hash是否相等，key值是否相等，如果都相等，返回e.value
            return e.value;
    }
    return null;
}
boolean containsKey(Object key)

返回getEntry(key) != null，其中getEntry(key)和get(Object key)方法类似，只不过getEntry方法返回的Entry，而get方法返回的Entry.value

V put(K key, V value)

如果key为null，需要校验Map中是否已存了key为null的值，如果已存在，则返回原来的value，如果不存在，modCount+1，然后调用addEntry(0, null, value, 0)插入一条Entry，key为null时默认认为hash为0。如果key不为null，计算key对应的hash，查询原HashMap是否已存在，存在返回原来的value，不存在的话，modCount+1，然后调用addEntry(hash, key, value, i)插入一条Entry。只要HashMap中存在传入的key，则返回旧值，不存在返回null。

addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex)

该方法未默认访问权限的方法(default)，该方法中会获取bucketIndex位置的元素为Entry<K,V> e，然后table[bucketIndex] = new Entry<>(hash, key, value, e)，在bucketIndex位置其实是一个链表，在链表的首位把当前的<key,value>键值对插入进来，也就意味着后存的Entry更靠前。返回校验size++ >= threshold是否达到扩容条件，达到条件后调用resize(2 * table.length)进行扩容。HashMap的容量始终是2的幂数倍。扩容时，会重新计算每个元素的hash

resize(int newCapacity)

该方法未默认访问权限的方法(default)，该方法执行HashMap扩容操作，在扩容前，会校验现在table数组的长度是否已经是最大长度，如果已经是最大长度，则不再扩容了。其中newCapacity在该方法中没有任何限制，因为一般调用该方法的位置，会对newCapacity进行校验。然后创建一个newCapacity长度的Entry类型数组，再调用transfer(newTable)方法对原table中各个元素重新计算key.hash，这个操作非常耗资源，所以一般使用HashMap时最好创建时就指定合适的长度。transfer(newTable)结束后就可以把newTable赋值给table，并重新计算threshold以便触发下次的扩容操作

#####　transfer(Entry[] newTable)
该方法未默认访问权限的方法(default)。循环原HashMap中的所有元素，根据newCapacity重新计算元素需要放置的位置。由于是循环计算每个元素，所以扩容对资源的消耗比较大

void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m)

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public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
    int numKeysToBeAdded = m.size();
    if (numKeysToBeAdded == 0) // m长度校验，必须大于0才往后进行，否则没有put的必要
        return;

    // m的长度如果大于threshold则进行扩容操作，不理解这个判断为什么不用((m.size() + this.size()) > threshold) 来做。按照jdk原本的解释，如果m中的元素在当前HashMap中有过多的存在的话，用(m.size() + this.size())开辟出来的容量就太大了。如果用numKeysToBeAdded的话，最多额外扩容一次而已
    if (numKeysToBeAdded > threshold) {
        int targetCapacity = (int)(numKeysToBeAdded / loadFactor + 1);
        if (targetCapacity > MAXIMUM_CAPACITY)
            targetCapacity = MAXIMUM_CAPACITY;
        int newCapacity = table.length;
        while (newCapacity < targetCapacity)
            newCapacity <<= 1;
        if (newCapacity > table.length)
            resize(newCapacity);
    }

    // 在当前HashMap中循环put传入m中的元素
    for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet())
        put(e.getKey(), e.getValue());
}
V remove(Object key)
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public V remove(Object key) {
    Entry<K,V> e = removeEntryForKey(key); // 调用该方法进行remove操作，返回的是删除的Entry
    return (e == null ? null : e.value); // 如果e不为null，则返回删除的Entry.value
}
Entry<k,v> removeEntryForKey(Object key)

根据key先找到table中的位置，然后循环该位置中的Entry，查找key对应的Entry，找到之后解除链表关联。最后返回remove的Entry

void clear()

modCount+1，循环table设置每一项都为null，设置size为0。即使数组中某个位置有多个Entry链表，由于没有引用，自己会被GC回收

boolean containsValue(Object value)

循环table中的每一个Entry，判断Entry.value跟传入value是否相等，相等则直接返回true

Object clone()

实现浅克隆

HashMap$HashIterator 内部抽象类

实现Iterator接口，功能不变，不详解了

HashMap$ValueIterator 内部类

继承HashMap$HashIterator抽象类，重写了next方法

HashMap$KeyIterator 内部类

继承HashMap$HashIterator抽象类，重写了next方法

HashMap$EntryIterator 内部类

继承HashMap$HashIterator抽象类，重写了next方法

newXxxIterator()

获取相应的迭代器

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Iterator<K> newKeyIterator()   {
    return new KeyIterator();
}
Iterator<V> newValueIterator()   {
    return new ValueIterator();
}
Iterator<Map.Entry<K,V>> newEntryIterator()   {
    return new EntryIterator();
}

 

Set keySet()

返回key的集合

Collection values()

返回value的集合

Set<map.entry<k,v>> entrySet()

返回Entry的集合

LinkedHashMap 类

继承HashMap类，实现Map接口
该类维护着一个运行于所有条目的双重链接列表。此链接列表定义了迭代顺序，该迭代顺序可以是插入顺序或者是访问顺序。该类主要的不同在于自己重新定义了一下Entry类，使Entry不仅存储当前元素，还存储了before和after元素，使Entry也成为链表的一部分，跟LinkedList有点类似

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private transient Entry<K,V> header; // LinkedHashMap中的定义的头元素，非下标为0的元素，是下标为0更靠前的一个元素
private final boolean accessOrder; // 对于访问顺序，为true；对于插入顺序，则为false。默认是false。当为true时，LinkedHashMap每get一次数据，就会把get的数据放置在第一个位置

 

LinkedHashMap(int initialCapacity, float loadFactor, boolean accessOrder) 构造方法

这个构造方法单独列出来，首先调用super(initialCapacity, loadFactor)，然后设置accessOrder为传入的值。这个构造方法是唯一一个能够通过传入方式设置accessOrder值的，其他构造方法都默认设置为false

LinkedHashMap(…) 构造方法

LinkedHashMap其他构造方法就不一一列出来了，因为各个重载的构造方法都是以HashMap为基础，设置accessOrder为false

void init()

该方法未默认访问权限的方法(default)，设置header值的

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void init() {
    header = new Entry<>(-1, null, null, null);
    header.before = header.after = header;
}

 

void transfer(HashMap.Entry[] newTable)

扩容时，重新计算各个Entry需要放置的位置，跟HashMap同名方法相比，循环的方式变了，LinkedHashMap中只需要对header的链表进行循环即可

boolean containsValue(Object value)

跟HashMap同名方法相比，循环的方式变了而已

V get(Object key)

跟HashMap同名方法相比，主要又调用了一下e.recordAccess(this)方法

void clear()

调用super.clear()，然后重置header

LinkedHashMap$LinkedHashIterator 内部抽象类

实现Iterator接口，跟HashMap$HashIterator类似，功能不变，不详解了

LinkedHashMap$ValueIterator 内部类

继承LinkedHashMap$LinkedHashIterator抽象类，重写了next方法

LinkedHashMap$KeyIterator 内部类

继承LinkedHashMap$LinkedHashIterator抽象类，重写了next方法

LinkedHashMap$EntryIterator 内部类

继承LinkedHashMap$LinkedHashIterator抽象类，重写了next方法

newXxxIterator()

获取相应的迭代器

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Iterator<K> newKeyIterator()   { return new KeyIterator();   }
Iterator<V> newValueIterator() { return new ValueIterator(); }
Iterator<Map.Entry<K,V>> newEntryIterator() { return new EntryIterator(); }

 

void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex)

新增一个Entry的方法，首先调用createEntry(hash, key, value, bucketIndex)创建Entry，然后获取双向链表中的最旧的Entry，调用removeEldestEntry(eldest)判断是否要求删去最旧值，如果返回true，则删除最旧Entry，如果返回false，则校验是否做扩容处理。removeEldestEntry(eldest)方法是需要子类实现的，LinkedHashMap中默认返回false

LinkedHashMap$Entry 内部类

继承HashMap.Entry类

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private static class Entry<K,V> extends HashMap.Entry<K,V> {
    Entry<K,V> before, after; // 定义Entry之前和之后元素

    // 构造方法就是调用父方法
    Entry(int hash, K key, V value, HashMap.Entry<K,V> next) {
        super(hash, key, value, next); 
    }

    // 链表中当前元素解除连接，把当前元素前后的2个Entry进行连接
    private void remove() {
        before.after = after;
        after.before = before;
    }

    // 把当前Entry连接在existingEntry之前
    private void addBefore(Entry<K,V> existingEntry) {
        after  = existingEntry;
        before = existingEntry.before;
        before.after = this;
        after.before = this;
    }

    // LinkedHashMap中做gei操作时会调用该方法，根据accessOrder校验是否需要把获取的Entry放在双向链表的头
    void recordAccess(HashMap<K,V> m) {
        LinkedHashMap<K,V> lm = (LinkedHashMap<K,V>)m;
        if (lm.accessOrder) {
            lm.modCount++;
            remove();
            addBefore(lm.header);
        }
    }
    
    // LinkedHashMap中做remove操作时会调用该方法，解除该Entry在双向链表中的绑定
    void recordRemoval(HashMap<K,V> m) {
        remove();
    }
}

 

WeakHashMap 类

继承AbstractMap类，实现Map接口，有以下属性，其他的不介绍，跟HashMap的属性都类似，唯一一个是queue介绍一下。该类跟HashMap总体思路是一样的，主要就是多了一个queue，所以不对所有方法进行介绍，对部分觉得重点的方法进行介绍下就行了

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private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
private static final int MAXIMUM_CAPACITY = 1 << 30;
private static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
Entry<K,V>[] table;
private int size;
private int threshold;
private final float loadFactor;
private final ReferenceQueue<Object> queue = new ReferenceQueue<>(); // 该队列是GC回收的引用队列，根据queue的方法能够轮询出已回收的引用
int modCount;

 

WeakHashMap(…) 构造方法

构造方法不介绍了，跟HashMap都是一样的

void expungeStaleEntries()

私有方法，获取queue中的key队列，依次在table中进行删除。这个方法在好多地方都有直接或者间接的调用，例如get\put\size\resize\remove\containsValue等等，几乎在所有的public的方法中都有所调用

WeakHashMap$Entry 内部类

继承WeakReference类，实现Map.Entry接口
该类和HashMap.Entry类似，只是该类的构造函数中会使用super(key, queue)向queue中注册待回收，当GC对当前key对应的引用做了回收之后key没有从队列中清除，可以通过queue的方法查到被回收的弱键，以便于expungeStaleEntries方法在table中清理失效的Entry

IdentityHashMap 类

继承AbstractMap抽象类，实现Map, Serializable, Cloneable接口
只介绍下看源码后跟HashMap的直观区别

int hash(Object x, int length)

计算hashCode的方式有所变化，这里是直接调用System.identityHashCode(x)来计算hashCode，并且这个方法中直接返回x在数组中应该放置的位置

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private static int hash(Object x, int length) {
    int h = System.identityHashCode(x);
    return ((h << 1) - (h << 8)) & (length - 1);
}

 

V put(K key, V value)

Map是以<key, value>形式的键值对，只是在IdentityHashMap类中，key和value并不是以Entry的形式存在，而且都作为数组中的元素，key放在第i个位置的话，value放在第i+1个位置。另外在IdentityHashMap类中判断两个key是否相等并不是使用equals方法，是使用“==”来校验，所以key只要不是同一个引用，都可以存放在IdentityHashMap类中

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public V put(K key, V value) {
    Object k = maskNull(key);
    Object[] tab = table;
    int len = tab.length;
    int i = hash(k, len);

    Object item;
    while ( (item = tab[i]) != null) {
        if (item == k) {
            V oldValue = (V) tab[i + 1];
            tab[i + 1] = value;
            return oldValue;
        }
        i = nextKeyIndex(i, len);
    }

    modCount++;
    tab[i] = k;
    tab[i + 1] = value;
    if (++size >= threshold)
        resize(len); 
    return null;
}

 

EnumMap 类

继承AbstractMap抽象类，实现Serializable, Cloneable接口
这个Map是跟EnumMap一起用的，由于几乎没怎么涉及过Enum，所以这EnumMap我也就不太过多关注了

SortedMap 接口

继承Map接口

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Comparator<? super K> comparator();
SortedMap<K,V> subMap(K fromKey, K toKey);
SortedMap<K,V> headMap(K toKey);
SortedMap<K,V> tailMap(K fromKey);
K firstKey();
K lastKey();
Set<K> keySet();
Collection<V> values();
Set<Map.Entry<K, V>> entrySet();

 

继承SortedMap接口扩展的 扩展了SortedMap，具有了针对给定搜索目标返回最接近匹配项的导航方法

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Map.Entry<K,V> lowerEntry(K key);
K lowerKey(K key);
Map.Entry<K,V> floorEntry(K key);
K floorKey(K key);
Map.Entry<K,V> ceilingEntry(K key);
K ceilingKey(K key);
Map.Entry<K,V> higherEntry(K key);
K higherKey(K key);
Map.Entry<K,V> firstEntry();
Map.Entry<K,V> lastEntry();
Map.Entry<K,V> pollFirstEntry();
Map.Entry<K,V> pollLastEntry();
NavigableMap<K,V> descendingMap();
NavigableSet<K> navigableKeySet();
NavigableSet<K> descendingKeySet();
NavigableMap<K,V> subMap(K fromKey, boolean fromInclusive, K toKey,   boolean toInclusive);
NavigableMap<K,V> headMap(K toKey, boolean inclusive);
NavigableMap<K,V> tailMap(K fromKey, boolean inclusive);
SortedMap<K,V> subMap(K fromKey, K toKey);
SortedMap<K,V> headMap(K toKey);
SortedMap<K,V> tailMap(K fromKey);

 

TreeMap 类

继承AbstractMap抽象类，实现NavigableMap, Cloneable, Serializable接口
属性有以下几个

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private final Comparator<? super K> comparator; // 由于TreeMap是一个有序的Map，所以需要有比较器
private transient Entry<K,V> root = null; // 根元素
private transient int size = 0; // Map长度
private transient int modCount = 0; // 修改次数

 

TreeMap$Entry 内部类

实现Map.Entry接口

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K key; // Entry.key
V value; // Entry.value
Entry<K,V> left = null;
Entry<K,V> right = null;
Entry<K,V> parent;
boolean color = BLACK;

 

TreeMap() 构造方法

设置构造器为null

TreeMap(Comparator<? super K> comparator) 构造方法

设置comparator为传入构造器

TreeMap(Map<? extends K, ? extends V> m) 构造方法

设置构造器为null，调用putAll(m)方法新增元素，是循环调用子类的put方法来实现的

TreeMap(SortedMap<k, ?="" extends="" v=""> m) 构造方法

由于m是SortedMap的子类，所以设置构造器为m的构造器，然后调用buildFromSorted(m.size(), m.entrySet().iterator(), null, null)进行元素的插入，该方法后续介绍

int size()

返回size

boolean containsKey(Object key)

返回getEntry(key) != null

boolean containsValue(Object value)

for循环Map中的元素，校验每一个Entry.value是否跟value相等，如果有相等的，就返回true

V get(Object key)

调用getEntry(key)，如果返回的结果为null，则get方法也返回null，如果不为null，则返回Entry.value

Comparator<? super K> comparator()

返回comparator比较器

K firstKey()

返回key(getFirstEntry())，返回第一个Entry对应的key

K lastKey()

返回key(getLastEntry())，返回最后一个Entry对应的key

void putAll(Map<? extends K, ? extends V> map)
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public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> map) {
    int mapSize = map.size();
    if (size==0 && mapSize!=0 && map instanceof SortedMap) { // 这个判断仅对构造函数使用，或者说是当前SortedMap为空
        Comparator c = ((SortedMap)map).comparator(); // 获取map的构造器
        if (c == comparator || (c != null && c.equals(comparator))) { // 当前构造器和map的构造器就是同一个构造器或者实现逻辑相同
            ++modCount;
            try {
                buildFromSorted(mapSize, map.entrySet().iterator(), null, null); // 调用该方法新增元素
            } catch (java.io.IOException cannotHappen) {
            } catch (ClassNotFoundException cannotHappen) {
            }
            return;
        }
    }
    super.putAll(map); // 父类putAll方法中，会循环调用子类put方法进行元素的插入
}
Entry<k,v> getEntry(Object key)

Set 接口

定义一个不包含重复元素集合的接口

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// Query Operations
int size();
boolean isEmpty();
boolean contains(Object o);
Iterator<E> iterator();
Object[] toArray();
<T> T[] toArray(T[] a);
// Modification Operations
boolean add(E e);
boolean remove(Object o);
// Bulk Operations
boolean containsAll(Collection<?> c);
boolean addAll(Collection<? extends E> c);
boolean retainAll(Collection<?> c);
boolean removeAll(Collection<?> c);
void clear();
// Comparison and hashing
boolean equals(Object o);
int hashCode();

 

AbstractSet 抽象类

继承AbstractCollection抽象类，实现Set接口

boolean equals(Object o)

如果o == this则返回true；如果o不是Set的实现类，则返回false；把o强转为Collection成o，如果o.size()和当前类的size()不等，则返回false；最后返回containsAll(c)，如果调用该方法时有异常，异常时返回false

int hashCode()

使用迭代器循环当前集合，累加集合中每个元素的hasCode()最后返回

boolean removeAll(Collection<?> c)

直接看代码吧

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public boolean removeAll(Collection<?> c) {
    boolean modified = false;

    if (size() > c.size()) { // 如果当前集合元素数量大于c集合元素数量
        for (Iterator<?> i = c.iterator(); i.hasNext(); ) // 使用c集合的迭代器
            modified |= remove(i.next()); // remove()执行中只要有一次remove成功，则modified = true（a |=b 相当于 a = a|b）
    } else {
        for (Iterator<?> i = iterator(); i.hasNext(); ) { // 使用当前集合的迭代器
            if (c.contains(i.next())) { // 如果c集合包含当前集合的某个元素，对这个元素进行删除操作
                i.remove();
                modified = true;
            }
        }
    }
    return modified; 最终返回是否删除了元素
}

 

HashSet 类

继承AbstractSet抽象类，实现Set, Cloneable, Serializable接口

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private transient HashMap<E,Object> map; // HashSet默认使用Map来实现
private static final Object PRESENT = new Object(); // Map是<key, value>的键值对，HashSet中只有key没有value，所以使用PRESENT默认当做value

 

HashSet() 构造方法

map = new HashMap<>()，HashMap默认初始化容量为16，加载因子为0.75

HashSet(Collection<? extends E> c) 构造方法

map = new HashMap<>(Math.max((int) (c.size()/.75f) + 1, 16))，使用默认加载因子0.75计算当前集合长度，如果计算出来长度小于16，则使用16当做map的初始化长度。然后调用addAll(c)方法新增元素到当前HashSet集合中

HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) 构造方法

map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor)，使用传入的初始化长度和传入的加载因子初始化map

HashSet(int initialCapacity) 构造方法

map = new HashMap<>(initialCapacity)，使用传入的初始化长度和默认加载因子初始化map

HashSet(int initialCapacity, float loadFactor, boolean dummy) 构造方法

map = new LinkedHashMap<>(initialCapacity, loadFactor)，构造一个LinkedHashMap

Iterator iterator()

返回map的key值迭代器 map.keySet().iterator()

int size()

返回map.size()

boolean isEmpty()

返回map.isEmpty()

boolean contains(Object o)

返回map.containsKey(o)

boolean add(E e)

返回map.put(e, PRESENT)==null

boolean remove(Object o)

返回map.remove(o)==PRESENT

void clear()

返回map.clear()

Object clone()
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public Object clone() {
    try {
        HashSet<E> newSet = (HashSet<E>) super.clone(); // 调用父类clone方法
        newSet.map = (HashMap<E, Object>) map.clone(); newSet.map则是当前集合中的map调用clone方法
        return newSet;
    } catch (CloneNotSupportedException e) {
        throw new InternalError();
    }
}

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Activiti学习总结
posted @ 2019-07-31 21:24  qxwang  阅读(45)  评论(0)    收藏  举报