JDK源码-String的index解读

本文深入探讨了Java中String类的lastIndexOf方法,特别是带有fromIndex参数的版本。通过实例和源码分析,解释了该方法如何从指定索引逆向搜索目标字符串,并返回最后一次出现的起始位置。

                                           String中的index

    String中的索引有indexOf、lastIndexOf,主要对字符、字符串进行索引。此处主要想写lastIndexOf(String str, int fromIndex)。首先看一段小代码。此处对应的方法为lastIndexOf(String str, int fromIndex).

public class StringIndexTest {
    public static void main(String args[]) {
        String source = "DuJingDuJingDu";
        String target = "Jing";
        System.out.println("source string is : " + source + "\n" + "target string is : " + target);
        System.out.println("source.lastIndexOf(target, 1) : " + source.lastIndexOf(target, 1));
        System.out.println("source.lastIndexOf(target, 2) : " + source.lastIndexOf(target, 2));
        System.out.println("source.lastIndexOf(target, 6) : " + source.lastIndexOf(target, 6));
    }
}
/**
 * Result
 * source string is : DuJingDuJingDu
 * target string is : Jing
 * source.lastIndexOf(target, 1) : -1
 * source.lastIndexOf(target, 2) : 2
 * source.lastIndexOf(target, 6) : 2
 */

从代码可得出以下几点:

第1:fromIndex,即给出的索引值是倒序的索引值,lastIndexOf是采取例序的方法检索的;

第2:案例中看出,案例中source.lastIndexOf(target,2),fromIndex是2,此处与target仅仅对应了一个字符'J',竟然也能索引成功。可知fromIndex只是target首字符的索引起始值。

接下来,从源码角度分析。lastIndexOf(String str)和lastIndexOf(String str, int fromIndex)全部引用下边的方法,所以直入正题。

static int lastIndexOf(char[] source, int sourceOffset, int sourceCount,
            char[] target, int targetOffset, int targetCount,
            int fromIndex) 

从源码一句句来看:

     /**
     * Code shared by String and StringBuffer to do searches. The
     * source is the character array being searched, and the target
     * is the string being searched for.
     *
     * @param   source       the characters being searched.
     * @param   sourceOffset offset of the source string.
     * @param   sourceCount  count of the source string.
     * @param   target       the characters being searched for.
     * @param   targetOffset offset of the target string.
     * @param   targetCount  count of the target string.
     * @param   fromIndex    the index to begin searching from.
     */
    static int lastIndexOf(char[] source, int sourceOffset, int sourceCount,
            char[] target, int targetOffset, int targetCount,
            int fromIndex) {
        /*
         * Check arguments; return immediately where possible. For
         * consistency, don't check for null str.
         */
      //采取倒序的方式检索,fromIndex为target首字符的倒序检索起始位置;
      //因此,若fromIndex对应字符与target首字符相同,但target并不在整个检索域中,也能检索成功.
        int rightIndex = sourceCount - targetCount;//计算出最大可能性的阈值
        if (fromIndex < 0) {
            return -1;
        }
        if (fromIndex > rightIndex) {
            fromIndex = rightIndex;//当人为设置的fromIndex超出阈值时,自动进行调整.
        }
        /* Empty string always matches. */
       //目标字符串为空,默认检索成功,返回检索起始位置fromIndex.
        if (targetCount == 0) {
            return fromIndex;
        }

        int strLastIndex = targetOffset + targetCount - 1;//得出target的最后索引.
        char strLastChar = target[strLastIndex];
        //以最右端对应的索引值,min表示最小索引值,i为最大索引值.
        int min = sourceOffset + targetCount - 1;
        int i = min + fromIndex;

    startSearchForLastChar:
        while (true) {
            while (i >= min && source[i] != strLastChar) {
                i--;//找到最后一个字符相等的位置.
            }
            if (i < min) {
                return -1;
            }
            //设置起始、终止位置,对两个字符串进行比较.
            int j = i - 1;
            int start = j - (targetCount - 1);
            int k = strLastIndex - 1;

            while (j > start) {
                if (source[j--] != target[k--]) {
                    i--;//当存在一个字符不相等的情况下,开始进入下一轮循环.
                    continue startSearchForLastChar;
                }
            }
            //当退出循环走到这一步时,表明每个字符都相等,所以返回具体位置.
            return start - sourceOffset + 1;
        }
    }

本来是想画图的,但时间较紧,向每一个打算读的朋友抱歉。欢迎交流,欢迎批评指正!

<think>我们正在讨论Java集合框架中List、Set和Map的源码分析与解读。根据引用内容,我们可以从以下几个方面进行解读:1.List:以ArrayList为例(引用[1]提到ArrayList)2.Set:以HashSet为例(引用[2]和[3]提到HashSet)3.Map:以HashMap为例(引用[4]和[5]提到HashMap)我们将分别从它们的存储结构、关键方法(如添加、删除、查找)的源码实现以及性能特性进行分析。注意:由于源码版本不同,我们主要参考JDK8及以上的实现,因为JDK8中HashMap引入了红黑树。开始分析:1.ArrayList-存储结构:基于动态数组-关键方法:add(Ee):添加元素到末尾,如果容量不足则进行扩容(通常扩容为原来的1.5倍)remove(intindex):移除指定位置的元素,需要移动后续元素(效率较低)get(intindex):直接通过下标访问,效率高2.HashSet-存储结构:基于HashMap(实际上,HashSet内部使用了一个HashMap,其元素作为HashMap的key,而value则是一个固定的Object对象)-关键方法:add(Ee):调用HashMap的put方法,将元素作为key,一个固定的PRESENT对象作为valueremove(Objecto):调用HashMap的remove方法由于基于HashMap,所以HashSet的元素不可重复,且无序3.HashMap-存储结构(JDK8):数组+链表+红黑树-关键方法:put(Kkey,Vvalue):计算key的hash值,确定数组下标;如果该位置为空,则直接放入;如果发生冲突,则以链表形式存储;当链表长度超过阈值(默认为8)且数组长度大于64时,链表转换为红黑树。get(Objectkey):根据key的hash值找到数组下标,然后在链表或红黑树中查找。resize():当元素数量超过阈值(容量*负载因子)时,进行扩容(容量变为原来的2倍),并重新分配元素。下面我们分别对ArrayList、HashSet和HashMap的源码进行详细解读。由于篇幅限制,我们不会列出全部源码,而是分析关键代码片段。一、ArrayList源码分析1.存储结构:Object[]数组```javatransientObject[]elementData;//存储元素的数组```2.添加元素(add方法):```javapublicbooleanadd(Ee){ensureCapacityInternal(size+1);//确保容量足够,如果不够则扩容elementData[size++]=e;returntrue;}privatevoidensureCapacityInternal(intminCapacity){if(elementData==DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA){minCapacity=Math.max(DEFAULT_CAPACITY,minCapacity);}ensureExplicitCapacity(minCapacity);}privatevoidensureExplicitCapacity(intminCapacity){modCount++;if(minCapacity-elementData.length>0)grow(minCapacity);}privatevoidgrow(intminCapacity){intoldCapacity=elementData.length;intnewCapacity=oldCapacity+(oldCapacity>>1);//扩容为原来的1.5倍if(newCapacity-minCapacity<0)newCapacity=minCapacity;if(newCapacity-MAX_ARRAY_SIZE>0)newCapacity=hugeCapacity(minCapacity);elementData=Arrays.copyOf(elementData,newCapacity);//复制到新数组}```3.删除元素(remove方法):```javapublicEremove(intindex){rangeCheck(index);//检查索引modCount++;EoldValue=elementData(index);intnumMoved=size-index-1;if(numMoved>0)System.arraycopy(elementData,index+1,elementData,index,numMoved);//移动数组元素elementData[--size]=null;//让GC回收returnoldValue;}```二、HashSet源码分析1.内部使用HashMap:```javaprivatetransientHashMap<E,Object>map;//虚拟值,用于作为HashMap的valueprivatestaticfinalObjectPRESENT=newObject();```2.添加元素(add方法):```javapublicbooleanadd(Ee){returnmap.put(e,PRESENT)==null;//如果HashMap中此key不存在,则添加成功}```3.删除元素(remove方法):```javapublicbooleanremove(Objecto){returnmap.remove(o)==PRESENT;//删除key,并判断是否成功}```三、HashMap源码分析(JDK8)1.存储结构:数组(Node[]table)+链表/红黑树```javatransientNode<K,V>[]table;//Node节点结构staticclassNode<K,V>implementsMap.Entry<K,V>{finalinthash;finalKkey;Vvalue;Node<K,V>next;//...方法}//红黑树节点(当链表转树时使用)staticfinalclassTreeNode<K,V>extendsLinkedHashMap.Entry<K,V>{TreeNode<K,V>parent;//red-blacktreelinksTreeNode<K,V>left;TreeNode<K,V>right;TreeNode<K,V>prev;//neededtounlinknextupondeletionbooleanred;//...方法}```2.添加元素(put方法):```javapublicVput(Kkey,Vvalue){returnputVal(hash(key),key,value,false,true);}finalVputVal(inthash,Kkey,Vvalue,booleanonlyIfAbsent,booleanevict){Node<K,V>[]tab;Node<K,V>p;intn,i;if((tab=table)==null||(n=tab.length)==0)n=(tab=resize()).length;//初始化数组if((p=tab[i=(n-1)&hash])==null)//计算数组下标,如果该位置为空tab[i]=newNode(hash,key,value,null);//直接放入else{Node<K,V>e;Kk;if(p.hash==hash&&((k=p.key)==key||(key!=null&&key.equals(k))))e=p;//如果第一个节点就是相同的keyelseif(pinstanceofTreeNode)//如果是树节点e=((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this,tab,hash,key,value);else{for(intbinCount=0;;++binCount){if((e=p.next)==null){//遍历链表p.next=newNode(hash,key,value,null);if(binCount>=TREEIFY_THRESHOLD-1)//达到阈值treeifyBin(tab,hash);//转换为红黑树break;}if(e.hash==hash&&((k=e.key)==key||(key!=null&&key.equals(k))))break;p=e;}}if(e!=null){//存在相同的key,则更新valueVoldValue=e.value;if(!onlyIfAbsent||oldValue==null)e.value=value;afterNodeAccess(e);returnoldValue;}}++modCount;if(++size>threshold)//超过阈值,扩容resize();afterNodeInsertion(evict);returnnull;}```3.扩容(resize方法):```javafinalNode<K,V>[]resize(){//...代码较长,主要步骤://1.计算新的容量和阈值(2倍)//2.创建新数组//3.将旧数组中的元素重新分配到新数组中(需要重新计算位置)//如果是树节点,则调用split方法(可能会将树拆分为链表或两棵树)//如果是链表,则拆分为两个链表(根据hash值新增的bit位是0还是1)}```总结:-ArrayList:动态数组,随机访问快,插入删除慢(需要移动元素)。-HashSet:基于HashMap,元素不重复,无序。-HashMap:数组+链表+红黑树,根据键的hash值存储,提供快速的查找和插入。通过源码分析,我们可以理解这些集合的内部实现机制,从而在实际开发中根据需求选择合适的集合类型,并注意其性能特性。参考文献:[^1]:Java集合框架提供了丰富的集合类型,开发者应根据实际需求选择合适的集合。理解集合的内部实现和性能特性将有助于写出高效的代码。通过对ArrayList、HashSet和HashMap的深入分析,我们可以看到这些集合是如何运作的,以及它们的优势和局限性。希望通过本篇文章,能够帮助你深入理解Java集合框架,从而在开发中游刃有余![^2]:用以下代码进行分析:importjava.util.HashSet;publicclassHashSet_{publicstaticvoidmain(String[]args){HashSethashSet=newHashSet();//添加元素hashSet.add("xiong");hashSet.add("study");hashSet.add("xiong");}}[^3]:想要理解Java中集合类底层使用的数据结构,就要先了解有什么数据结构。本篇文章我们不多做解释,将常见数据结构以及概念罗列,为我们下面分析Java集合源码做铺垫。我将数据结构分为了两类,分别是线性结构和非线性结构。2.1线性结构[^4]:⭕HashMap的存储结构JDK7及以前版本:HashMap是数组+链表结构(即为链地址法)JDK8版本发布以后:HashMap是数组+链表+红黑树实现。3.2HashMap的底层实现原理[^5]:做以上这些操作的根本原因还是因为java设计者认为把HashMap$Node对象存放到entrySet就方便我们遍历,因为Map.Entry提供了getKey()和getValue(),可以让我们单独地取出table里的key对象§§相关问题§§1.ArrayList的扩容机制是如何优化的?2.为什么HashSet不能保证元素的顺序?3.HashMap在JDK8中引入红黑树解决了什么问题?4.在HashMap中,如何解决哈希冲突?5.如何选择合适的集合类以满足不同的应用场景?</think>### Java 集合框架 List、Set、Map 源码分析与解读 #### **一、List 接口(以 ArrayList 为例)** **存储结构** ArrayList 基于**动态数组**实现,核心源码如下: ```java transient Object[] elementData; // 存储元素的数组 private int size; // 实际元素数量 ``` - 初始容量为 10(默认),扩容时增长 50%: ```java private void grow(int minCapacity) { int oldCapacity = elementData.length; int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 扩容为原容量的1.5倍 elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); } ``` **关键操作** 1. **添加元素**: ```java public boolean add(E e) { ensureCapacityInternal(size + 1); // 检查容量并扩容 elementData[size++] = e; return true; } ``` - 时间复杂度:均摊 $O(1)$(扩容时 $O(n)$)。 2. **随机访问**: ```java public E get(int index) { rangeCheck(index); // 检查索引范围 return elementData(index); // 直接通过下标访问 } ``` - 时间复杂度:$O(1)$。 **特点** - 有序、允许重复元素。 - 随机访问高效,但插入/删除中间元素需移动数据($O(n)$)[^1]。 --- #### **二、Set 接口(以 HashSet 为例)** **存储结构** HashSet 基于 **HashMap** 实现(元素作为 Key): ```java private transient HashMap<E, Object> map; private static final Object PRESENT = new Object(); // 虚拟Value值 ``` **添加元素**: ```java public boolean add(E e) { return map.put(e, PRESENT) == null; // 依赖HashMap的put方法 } ``` - 重复元素判断:通过 `hashCode()` 和 `equals()` 方法。 **底层原理** - 使用哈希表存储(数组 + 链表/红黑树): ```java // HashMap内部结构(JDK8+) transient Node<K,V>[] table; // 数组+链表 static class Node<K,V> { final int hash; final K key; V value; Node<K,V> next; } ``` - 哈希冲突时,链表长度 >8 且数组长度 >64 时转为红黑树[^4]。 **特点** - 无序、元素唯一。 - 添加/查找时间复杂度:平均 $O(1)$,最坏 $O(\log n)$(树化后)[^2]。 --- #### **三、Map 接口(以 HashMap 为例)** **存储结构(JDK8+)** ```java transient Node<K,V>[] table; // 数组(桶) static class Node<K,V> implements Map.Entry<K,V> { final int hash; final K key; V value; Node<K,V> next; // 链表结构 } ``` - **数组 + 链表 + 红黑树**(树化阈值:链表长度 ≥8 且数组长度 ≥64)[^4]。 **核心方法** 1. **`put()` 流程**: ```java final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent) { Node<K,V>[] tab; Node<K,V> p; int n, i; if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) n = (tab = resize()).length; // 初始化或扩容 if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) tab[i] = newNode(hash, key, value, null); // 直接放入桶中 else { // 处理哈希冲突(链表/树插入) if (p instanceof TreeNode) e = ((TreeNode<K,V>)p).putTreeVal(this, tab, hash, key, value); else { for (int binCount = 0; ; ++binCount) { if ((e = p.next) == null) { p.next = newNode(hash, key, value, null); if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) treeifyBin(tab, hash); // 链表转树 break; } if (e.hash == hash && Objects.equals(e.key, key)) break; p = e; } } } // ... 更新值并检查扩容 } ``` 2. **扩容机制**: - 触发条件:元素数量 > 容量 × 负载因子(默认 0.75)。 - 过程:新建双倍容量数组,重新哈希所有元素(时间复杂度 $O(n)$)[^4]。 **特点** - Key 唯一、Value 可重复。 - 高效查找(平均 $O(1)$),线程不安全。 --- #### **四、性能对比** | 集合类型 | 底层结构 | 是否有序 | 允许重复 | 查找性能 | 适用场景 | |------------|-------------------|----------|----------|----------|------------------------------| | `ArrayList`| 动态数组 | 是 | 是 | $O(1)$ | 频繁随机访问 | | `HashSet` | 哈希表(HashMap) | 否 | 否 | $O(1)$ | 快速去重 | | `HashMap` | 数组+链表+红黑树 | 否 | Key 唯一 | $O(1)$ | Key-Value 映射(如缓存) | --- #### **设计思想总结** 1. **动态扩容**:ArrayList/HashMap 均通过动态扩容平衡空间与时间效率。 2. **哈希优化**:HashMap 通过树化解决哈希冲突导致的性能退化。 3. **接口统一**:所有集合实现标准接口(如 `Iterable`),便于扩展[^1]。 ---
评论
添加红包

请填写红包祝福语或标题

红包个数最小为10个

红包金额最低5元

当前余额3.43前往充值 >
需支付:10.00
成就一亿技术人!
领取后你会自动成为博主和红包主的粉丝 规则
hope_wisdom
发出的红包
实付
使用余额支付
点击重新获取
扫码支付
钱包余额 0

抵扣说明:

1.余额是钱包充值的虚拟货币,按照1:1的比例进行支付金额的抵扣。
2.余额无法直接购买下载,可以购买VIP、付费专栏及课程。

余额充值