Collections.reverse 代码思考-超越昨天的自己系列(13)

最新推荐文章于 2024-03-11 09:14:27 发布

weixin_34161029

最新推荐文章于 2024-03-11 09:14:27 发布

阅读量191

点赞数

文章标签： java 运维大数据

本文深入探讨了Collections.reverse方法的源码实现，分析了不同情况下（如ArrayList与LinkedList）的反转策略及其性能表现。同时，文章还介绍了RandomAccess接口的作用、marker interface的概念以及Iterator和ListIterator的区别。

摘要生成于 C知道，由 DeepSeek-R1 满血版支持，前往体验 >

点进Collections.reverse的代码瞄了眼，然后就开始了一些基础知识的收集。

现在发现知道的越多，知道不知道的越多。

列几个记录下：

reverse方法源码：

 
/**
     * Reverses the order of the elements in the specified list.<p>
     *
     * This method runs in linear time.
     *
     * @param  list the list whose elements are to be reversed.
     * @throws UnsupportedOperationException if the specified list or
     *         its list -iterator does not support the <tt>set</tt> operation.
     */
    public static void reverse (List<?> list) {
        int size = list.size();
        if (size < REVERSE_THRESHOLD || list instanceof RandomAccess) {
            for ( int i=0, mid=size>>1, j=size-1; i<mid; i++, j--)
                swap(list, i, j);
        } else {
            ListIterator fwd = list.listIterator();
            ListIterator rev = list.listIterator(size);
            for ( int i=0, mid=list.size()>>1; i<mid; i++) {
           Object tmp = fwd.next();
                fwd.set(rev.previous());
                rev.set(tmp);
            }
        }
    }

1，首先看见RandomAccess

List 实现所使用的标记接口，用来表明其支持快速（通常是固定时间）随机访问。此接口的主要目的是允许一般的算法更改其行为，从而在将其应用到随机或连续访问列表时能提供良好的性能。

将操作随机访问列表的最佳算法（如 ArrayList）应用到连续访问列表（如 LinkedList）时，可产生二次项的行为。如果将某个算法应用到连续访问列表，那么在应用可能提供较差性能的算法前，鼓励使用一般的列表算法检查给定列表是否为此接口的一个 instanceof，如果需要保证可接受的性能，还可以更改其行为。

现在已经认识到，随机和连续访问之间的区别通常是模糊的。例如，如果列表很大时，某些 List 实现提供渐进的线性访问时间，但实际上是固定的访问时间。这样的 List 实现通常应该实现此接口。实际经验证明，如果是下列情况，则 List 实现应该实现此接口，即对于典型的类实例而言，此循环：

   for (int i=0, n=list.size(); i < n; i++)
         list.get(i);

的运行速度要快于以下循环：

for (Iterator i=list.iterator(); i.hasNext(); )
         i.next();

2，标记接口（marker interface）

　　又叫Tagging Interfaces。标识接口是没有任何方法和属性的接口。标识接口不对实现它的类有任何语义上的要求，它仅仅表明实现它的类属于一个特定的类型。常见的有Serializable Cloneable Remote EventListener

你当然可以任意定义没有任何方法和属性的接口，但肯定不应该称为标识接口，因为JDK里的“标识接口”不光是“只有个名字”这么简单，更重要的是，实现这些标志接口的类，确实多了功能，尽管你看不到这些功能是怎么实现的。比如，Serializable，实现了这个接口，那这个序列化的工作，到底是谁做的那？Cloneable，实现了这个接口，并在重写的clone()方法里只是调用了一下super.clone()，就产生了一个全新的对象，要知道Object里的clone()方法是没有任何实现的，这个克隆的工作，到底是谁完成的那？JVM or Reflection，但是你看不到它们。

拿java.io.Serializable接口作为例子来说明一下。如果存在一个对象，它实现了java.io.Serializable接口，由于接口本身没有定义任何方法行为。所以实现接口的行为由java编译器来完成。当一个java类实现了这个接口，在编译过程中，java编译器会发现这个类的对象是属于java.io.Serializable这种类型，那么编译器就会为这个特殊的类实现序列化所要求的特殊的行为，使得该类的对象可以在不同虚拟机之间传递。所以说，我们需要有一个标记的东西来通知java编译器这个特殊的属性，我们就定义了标识接口。

关于标志接口的对于错，争论是有的：

标志接口是对接口的误用，应该被避免，使用标志接口的类，都是一些相当古老的类。Java 5 加入注解特性后，标志接口更不会再有出现的必要。

使用注解来标识类，方法等的特定标签更加灵活，这又是一个可以扩展学习的点。

扩展阅读：https://en.wikipedia.org/wiki/Marker_interface_pattern

3，Iterator 和 ListIterator

想到个问题，比如list个通过get获取其中元素，为什么要有迭代器呢？

Iterator模式是用于遍历集合类的标准访问方法。它可以把访问逻辑从不同类型的集合类中抽象出来，从而避免向客户端暴露集合的内部结构。

例如，如果没有使用Iterator，遍历一个数组的方法是使用索引：
for(int i=0; i<array.size(); i++) { ... get(i) ... }
客户端都必须事先知道集合的内部结构，访问代码和集合本身是紧耦合，无法将访问逻辑从集合类和客户端代码中分离出来，每一种集合对应一种遍历方法，客户端代码无法复用。
　　更恐怖的是，如果以后需要把ArrayList更换为LinkedList，则原来的客户端代码必须全部重写。
为解决以上问题，Iterator模式总是用同一种逻辑来遍历集合：

for(Iterator it = c.iterater(); it.hasNext(); ) { ... }

　　奥秘在于客户端自身不维护遍历集合的"指针"，所有的内部状态（如当前元素位置，是否有下一个元素）都由Iterator来维护，而这个Iterator由集合类通过工厂方法生成，因此，它知道如何遍历整个集合。

　　客户端从不直接和集合类打交道，它总是控制Iterator，向它发送"向前"，"向后"，"取当前元素"的命令，就可以间接遍历整个集合

ListIterator可以定位当前的索引位置，nextIndex()和previousIndex()可以实现。Iterator 没有此功能。

四、都可实现删除对象，但是ListIterator可以实现对象的修改，set()方法可以实现。Iterator仅能遍历，不能修改。因为ListIterator的这些功能，可以实现对LinkedList等List数据结构的操作。

测试：

尝试用ArrayList 和 linkedList 来使用两种方式进行翻转操作：

一种操作是使用源码中swap的方式，一种使用ListInterator。

第一个测试结果:结果1：7656 结果2:2

可见像linkedList 这种是不肯能使用swap方式去翻转的，代码中也做了处理。链表，在使用随机访问每次耗时太长，导致这种结果。

public static void main(String[] args) {
        List list =new LinkedList();
        for (int i = 0; i < 100000; i++) {
            list.add(i);
        }
        int size = list.size();
        long t1 = System.currentTimeMillis();
        for ( int i=0, mid=size>>1, j=size-1; i<mid; i++, j--)
            swap(list, i, j);
        long t2 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(t2 - t1);//结果1
        long t3 = System.currentTimeMillis();
        ListIterator fwd = list.listIterator();
        ListIterator rev = list.listIterator(size);
        for ( int i=0, mid=list.size()>>1; i<mid; i++) {
            Object tmp = fwd.next();
            fwd.set(rev.previous());
            rev.set(tmp);
        }
        
        long t4 = System.currentTimeMillis();
        System.out.println(t4 - t3);//结果2
    }
    
    public static void swap(List<?> list, int i, int j) {
        final List l = list;
        l.set(i, l.set(j, l.get(i)));
    }