JAVA集合框架 - Collection
collection大致介绍
Collection是集合层次结构中的根接口。
集合表示一组对象。有些集合允许重复元素，有些则不允许。有些是有序的，有些是无序的。
JDK没有提供此接口的任何直接实现:它提供了更具体的子接口(如Set和List)的实现。
这个接口通常用于在需要最大通用性的地方传递和操作集合 包或多集(可能包含重复元素的无序集合)应该直接实现此接口。
Collection的大致结构体系:
其中常用的有:
List, ArrayList, LinkedList, Vector.
Set, HashSet, TreeSet, LinkedHashList
下文中会挨个看看大致的特性和部分源码.
Collection接口提供的功能:
1.添加:
// 添加一个元素.
boolean add(E e);
// 添加多个元素.
boolean addAll(Collection<? extends E> c);
2.删除:
// 删除一个元素.
boolean remove(Object o);
// 删除多个元素.
boolean removeAll(Collection<?> c);
// 清空集合
void clear();
3.判断:
// 判断是否为空,为空则返回true
boolean isEmpty();
// 判断是否包含元素
boolean contains(Object o);
// 是否全部包含指定元素
boolean containsAll(Collection<?> c);
// 判断是否相等
boolean equals(Object o);
4.获取:
// 继承自Iterable<E>的迭代器, 用于遍历所有元素
Iterator<E> iterator();
// 返回集合的哈希码
int hashCode();
5.长度:
//返回此集合中的元素数目。如果数量超过int最大值就返回int最大值
int size();
6.交集:
// 移除未包含在c中的所有元素.返回值表示是否发生过移除操作
boolean retainAll(Collection<?> c);
7. 转换
// 转换为数组
Object[] toArray();
// 转换为特定类型的数组
<T> T[] toArray(T[] a);
8. 流操作
// 串行流操作
default Stream<E> stream()
// 并行流操作
default Stream<E> parallelStream()
Iterator 大致介绍
Iterator(迭代器),用于以迭代的方式遍历集合.
是一种模式、详细可见迭代器设计模式.
可以使得序列类型的数据结构的遍历行为与被遍历的对象分离，即我们无需关心该序列的底层结构是什么样子的。
只要拿到这个对象,使用迭代器就可以遍历这个对象的内部。
一般是在集合内提供私有的实现方法,用于迭代集合类.
Tterator提供的接口:
// 是否有下一个元素
boolean hasNext();
// 返回迭代中的下一个元素。
E next();
/**
* 从基础集合中移除此迭代器返回的最后一个元素(可选操作)。
* 此方法在每次调用next时只能调用一次。
* 如果没有继承方法,默认会抛出 UnsupportedOperationException("remove") 异常
*/
default void remove()
// 提供函数式编程
default void forEachRemaining(Consumer<? super E> action)
Fail-Fast 机制
概念
fail-fast机制，即快速失败机制，是java集合中的一种错误检测机制。
当在迭代集合的过程中集合的结构发生改变(对集合结构的操作会记录操作次数)，就会发生fail-fast，抛出ConcurrentModificationException异常。
在面对并发修改时，迭代器会快速而干净地失败，而不是在将来某个不确定的时间冒任意的、不确定的行为的风险。
fail-fast机制并不保证在不同步的修改下一定抛出异常，它只是尽最大努力去发现并抛出异常，迭代器的快速故障行为应该只用于检测bug。
源码中 如何实现的
以为迭代ArrayList为例:
fail-fast的实现依赖于ArrayList<E>的父类AbstractList<E>,在AbstractList<E>中,有一个protected transient int modCount = 0;的成员变量来记录集合被操作的次数.
在ArrayList中, add,remove,replace等操作都会有modCount++来记录集合的被操作次数.
在进行迭代的过程中调用每个方法前对modCount和开始迭代时记录的expectedModCount进行比对. 如果不一样就快速抛出ConcurrentModificationException错误,防止因为意外产生错误.
// 调用迭代器
public Iterator<E> iterator() {
return new Itr();
}
// ArrayList中自己实现的迭代器部分代码
private class Itr implements Iterator<E> {
int cursor; // index of next element to return
int lastRet = -1; // index of last element returned; -1 if no such
// 初始化时记录当前的操作数
int expectedModCount = modCount;
......
......
@SuppressWarnings("unchecked")
public E next() {
checkForComodification();
......
......
}
// 比对操作数的值是否有差异
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
值传递和引用传递, 深复制和浅复制
值传递和引用传递概念:
- 值传递（pass by value）是指在调用函数时将实际参数复制一份传递到函数中，这样在函数中如果对参数进行修改，将不会影响到实际参数.
- 引用传递（pass by reference）是指在调用函数时将实际参数的地址直接传递到函数中，那么在函数中对参数所进行的修改，将影响到实际参数.
在java中, 基本类型变量传递的是值的副本, 相当于把自己赋值一份传递,即使自己的副本变了,自己也不会改变.
而对象型变量, java传递的是引用的副本(复制指向地址的指针),而不是自己实际值的副本.所以传递后的对象被改变的话, 之前的对象也会同步改变.因为指向的内存中的实际对象被改变了.
P.S.在这里, String类型有些特殊, 一方面, String属于对象, 传递的是引用的副本, 另一方面,String的特殊结构(字符串常量都存在堆内存中的字符串常量池中), 且String不可更改, 只能创建新的.所以String传递后更改也不会影响之前的.
深复制和浅复制概念:
- 浅拷贝：对基本数据类型进行值传递，对引用数据类型进行引用传递般的拷贝，此为浅拷贝。
- 深拷贝：对基本数据类型进行值传递，对引用数据类型，创建一个新的对象，并复制其内容，此为深拷贝。
Collection中引用的System.arraycopy()就属于浅拷贝.
