基于jdk8的集合源码学习（一）：第一篇集合体系一览图

最新推荐文章于 2022-04-29 20:54:56 发布

Swing_wingS

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分类专栏： java集合文章标签： java集合学习集合源码

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本文以JDK8为蓝本，详细解析Java集合体系结构，包括Iterable接口、Collection接口及其子接口List、Set、Queue，以及Map接口。深入探讨各接口功能、默认方法及内部接口，如迭代器、并行迭代、Stream流等。

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Java集合体系一览图如下：

java的集合体系机构就是基于上图，接下来我们将逐层分析各个接口的作用

1.Iterable接口：

一般在java里able结尾的都代表着拥有某种功能，比如Serializable代表着序列化，Cloneable代表着对象复制功能，Comparable代表着可比较（即排序的意思），而Iterable则代表着可迭代，而其内部拥有一个方法iterator()，返回的是Iterator接口，而Iterator接口则正式定义了迭代器的行为规范。

在JDK1.8中，在Iterable内部除了定义了iterator()接口方法外，还将新添加了两个接口默认方法，分别是forEach（增强for）、spliterator(获取并发迭代器)；

forEach的源码如下：

default void forEach(Consumer<? super T> action) {
Objects.requireNonNull(action);
for (T t : this) {
action.accept(t);
}
}

从源码中可以看出，该方法需要传入一个Consumer<? super T>类型的参数，从该参数类型具有泛型可以推断出，该参数其实一个容器，能容纳泛型指定的数据，而在forEach内部可以看出，其调用了增强for对其内部数据进行了accept操作

《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《拓展知识开始》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》

拓展知识：迭代器的发展史

Iterator出现在JDK1.2，该接口最初出现的是伴随着是为了HashMap（jdk1.2被添加的）、ArrayList（jdk1.2出现的）等集合出现，并为其提供遍历接口的接口，其实在JDK1.1的时候，就出现了类似于Iterator功能的接口，叫做Enumeration(枚举类)，Enumeration主要为Vector、Hashtable提供遍历功能。Iterator与Enumeration的源码如下：

Enumeration：
package java.util;

public interface Enumeration<E> {

    boolean hasMoreElements();

    E nextElement();
}

Iterator
package java.util;

public interface Iterator<E> {
    boolean hasNext();

    E next();

    void remove();
}

Enumeration和Iterator的区别在于：

(01) 函数接口不同
Enumeration只有2个函数接口。通过Enumeration，我们只能读取集合的数据，而不能对数据进行修改。
Iterator只有3个函数接口。Iterator除了能读取集合的数据之外，也能数据进行删除操作。

(02) Iterator支持fail-fast（快速失败是什么意思不再拓展）机制，而Enumeration不支持。

03）按道理讲对于使用Enumeration遍历应该快于Iterator，因为 Iterator有个fail-fast，但是在低于近亿级别的遍历中，两者遍历速度几乎难分伯仲，因此基本上Enumeration 处于鸡肋的位置，不知道在哪个版本就给拿掉了。

回归正题，后来随着集合的丰富，而每一个集合都有取出元素的功能，因此在jdk1.5中添加的新接口Iterable, 并作为Collection的父接口，该接口只有一个方法即获取迭代器的方法iterator（）可以获取每个容器自身的迭代器Iterator。（Collection）集合容器都需要获取迭代器（Iterator）于是在5.0后又进行了抽取将获取容器迭代器的iterator（）方法放入到了Iterable接口中。

但是在JDK1.5中Iterable接口的集合，还具有一个特性，就是可以使用增强for循环，增强for循环本质是一个特殊的Iterator，他的底层有jvm调用迭代器Iterator，其出现只是为了简化代码，让你无需关注游标。

在JDK1.8中，出现了新的关键字default，被该修饰符修饰的方法可以直接写入到接口中，因此Iterable接口中增加了默认的增强for方法。

《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《《拓展知识结束》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》》

2.Collection接口

Collection接口是集合的父接口，该接口中定义了集合的基础操作方法，同时其还重写了Iteratable的iterator()方法，在JDK8中新增了4个default方法，分别是removeIf方法（主要功能是：尝试着删除元素）、Spliterator<E>（并行迭代方法）、stream（jdk8中的新特性，stream集合流，其实可以简单把他理解为更高级的迭代）/parallelStream()方法，其实这几个方法都是为了完成一件事情，快速迭代（使用集合流Stream对集合进行快速迭代,关于Stream流与并行迭代的过程太复杂了，拓展起来很困难，到时候出专门文章进行介绍！）

接下来就是分别三个重要的接口实现了Collection接口，他们分别是List接口/Set接口/Queue接口，这三个接口是非常非常重要的集合接口，尤其是Queue接口，该接口笔者不常使用，但是该接口在多线程实现/任务调度底层代码中使用的非常广泛，但是我们好像又很少去接触他，记得笔者刚入行的时候，都很少去讲解这个集合！

3.Map接口

Map接口是key，value类型集合的顶级接口，它的内部出了定义k/V集合的一些基本方法外，还持有了内部接口方法以及新增了几个默认实现方法，内部接口就是Entry接口；而默认实现方法分别是：

3.1：getOrDefault方法

default V getOrDefault(Object key, V defaultValue) {

V v;

return (((v = get(key)) != null) || containsKey(key))

? v

: defaultValue;

}

该方法主要是返回默认值，从代码里看该方法的作用是，传入一个key和默认值，看该集合里是否存在该key，或key对应的值是否为null，如果不存在该key或者该key对应的值为null，那么久返回默认值，否则返回key对应的值！

3.2 forEach方法

default void forEach(BiConsumer<? super K, ? super V> action) {

Objects.requireNonNull(action);

for (Map.Entry<K, V> entry : entrySet()) {

K k;

V v;

try {

k = entry.getKey();

v = entry.getValue();

} catch(IllegalStateException ise) {

// this usually means the entry is no longer in the map.

throw new ConcurrentModificationException(ise);

}

action.accept(k, v);

}

该方法传了一个BiConsumer参数，BiConsumer是函数接口，和consumer一样，即消费者，吃掉两个参数什么也不拉，该方法主要作用，封装了遍历方法，对集合的key/value进行成队的遍历,但是我看出来一点拦截器的意思！

3.3 replaceAll方法

default void replaceAll(BiFunction<? super K, ? super V, ? extends V> function) {

Objects.requireNonNull(function);

for (Map.Entry<K, V> entry : entrySet()) {

K k;

V v;

try {

k = entry.getKey();

v = entry.getValue();

} catch(IllegalStateException ise) {

// this usually means the entry is no longer in the map.

throw new ConcurrentModificationException(ise);

}

// ise thrown from function is not a cme.

v = function.apply(k, v);

try {

entry.setValue(v);

} catch(IllegalStateException ise) {

// this usually means the entry is no longer in the map.

throw new ConcurrentModificationException(ise);

}

和foreach一样的套路，传入一个BiFunction函数接口，BiFunction有三个参数，这两个参数分别是集合的key和value以及被新的value，而内部调用了迭代器进行迭代，该方法最终想要实现的功能就是对集合里的value进行替换。

3.4 putIfAbsent方法

default V putIfAbsent(K key, V value) {
V v = get(key);
if (v == null) {
v = put(key, value);
}

return v;
}

顾名思义，该方法时尝试插入的意思，从代码来看，该方法最终的作用是对结合中key/value查重

还有剩下来的几个默认实现方法，都比较简单remove（传入key和value，返回删除结果）/replace（传入key和value以及新的value，返回是否替换结果）/replace（重载方法，传入key和新的value，返回新的value）/computeIfAbsent（也是替换方法，该方法是判断新传入的值是否为null，如果为null就会删除key）等方法；

3.5内部接口，Entry

映射项（键-值对）。Map.entrySet 方法返回映射的 collection 视图，其中的元素属于此类。获得映射项引用的唯一方法是通过此 collection 视图的迭代器来实现。这些 Map.Entry 对象仅在迭代期间有效；更确切地讲，如果在迭代器返回项之后修改了底层映射，则某些映射项的行为是不确定的，除了通过 setValue 在映射项上执行操作之外。（JDK文档如此解式，其实该方法主要也是为了加快集合的遍历速度，比如我们遍历集合时，可以获得key的set集合，然后遍历取值，也可以获得该集合的entryset，使用迭代器迭代获取key和value，那么这两种遍历，显然第二种更快）

Entry接口内部有四个静态方法，分别是comparingByKey、comparingByValue()、comparingByKey带参重载方法和comparingByValue带参重载方法，这四个方法的意义是调用函数接口Comparator进行对比

3.总结：

此篇文章主要以JDK8为原型，分析了集合的继承体系，顶级接口Iterable接口，定义了集合的迭代器方法/增强for方法以及并行迭代的接口方法；而collection方法则是定义了集合的一些基础方法，比如增删改查数量等等！下一篇文章我们会分别从list体系/set体系/Queue体系去分别介绍其实现类以及实现类的作用！