Java集合2：Collection与AbstractColle

作者: tommy990607 | 来源:发表于2018-11-23 21:28 被阅读0次

Java集合2：Collection与AbstractColle
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先来放一个牛逼哄哄的图

Collection框架继承关系总图

可以看到Collection是最核心的接口，下面依次是AbstractCollection，AbstractList和AbstractSet，以及我们常用的ArrayList、LinkedList等等。

虽然看起来继承关系非常繁重和复杂，但是优点也很明显，学会Java的集合框架的人再去用C++的STL框架一定会觉得怎么这么难用啊，这也是Java的魅力所在了，各种官方框架设计合理，使用方便，多态性强。
拿一段百度上找来的话：

编码更轻松：Java 集合框架为我们提供了方便使用的数据结构和算法，让我们不用从头造轮子，直接操心上层业务就好了。

代码质量更上一层楼：Java 集合框架经过几次升级迭代，数据结构和算法的性能已经优化地很棒了。由于是针对接口编程，不同实现类可以轻易互相替换。这么优雅的设计，省下你自己磨练多少工夫，恩？！

减少学习新 API 的成本：过去每个集合 API 下还有子 API 来对 API 进行操作，你得学好几层才能知道怎么使用，而且还容易出错。现在好了!有了标准的 Java 集合框架，每个 API 都继承自己顶层 API，只负责具体实现，一口气学 5 个集合，不费劲！
*照猫画虎也容易多了：由于顶层接口已经把基础方法都定义好了，你只要实现接口，把具体实现方法填好，再也不用操心架构设计。

那么，首先我们就进入Collecion接口吧

Collection，也就是集合，不过和数学中的集合不太一样，根据官方文档，这里的集合既可以有重复元素，也可以没有重复元素，既可以有序，也可以无序，是用来实现多态的一个接口，具体包括我们常用的List和Set。
作为根接口，它定义了子类需要实现的19个方法：

有对集合的基础操作：

int size() 获取集合大小
boolean isEmpty() 集合是否为空
boolean contains(Object) 集合是否包含某个元素
boolean add(E) 将元素加入集合，成功则返回true
boolean remove(E) 将指定元素移除集合，成功则返回true
Iterator iterator() 获取迭代器

还有一些批量操作：

boolean containsAll(Collection<?>)
如果此集合包含指定集合中所有元素则返回true
boolean addAll(Collection<?>)
将指定集合中所有元素加入此集合，如果集合改变了则返回true
boolean removeAll(Collection<?>)
删除所有指定集合中有的元素，如果集合改变了则返回true
boolean retainAll(Collection<?>)
保留所有指定集合中有的元素，换句话说就是如果某个元素不在指定集合中，就删除它，也是集合改变就返回true
clear() 清空整个集合

以及对数组操作的方法：

Object[] toArray()
返回一个包含集合中所有元素的数组
<T> T[] toArray(T[] a)
返回一个包含集合中所有元素的数组，运行时根据集合元素的类型指定数组的类型

遍历 Collection 的几种方式：

for-each语法

Collection<Person> persons = new ArrayList<Person>();
for (Person person : persons) { 
    System.out.println(person.name);  
}

使用 Iterator 迭代器

Collection<Person> persons = new ArrayList<Person>();
Iterator iterator = persons.iterator();
while (iterator.hasNext) { 
    System.out.println(iterator.next);  
}

使用 aggregate operations 聚合操作

Collection<Person> persons = new ArrayList<Person>();
persons
    .stream()
    .forEach(new Consumer<Person>() {  
        @Override  
        public void accept(Person person) {  
            System.out.println(person.name);  
        }  
});

这里就要说一下第三种方法了，是Java 8推出的一种新型的、用来串行/并行处理集合的 API ，这种 API 用起来非常简洁高效，可读性也很不错，具体使用说明详见我写的这篇文章)

AbstractCollection

根据官方文档的解释，AbstractCollection提供给开发者一个Collection接口的基本实现，以减轻程序员的工作。
如果要实现一个不可修改其中元素的集合，那么只需要继承它然后重写size和iterator方法即可。
如果要实现可以修改元素的集合，那么还需要实现add方法，对应的iterator也要实现它的remove方法。

也就是说，这个类就是把除了size和iterator方法以外的其他方法都给你实现了。

这里绝大多数方法都是用迭代器实现的，这里就抽几个有意思的方法来看一看。

public Object[] toArray() {
    // Estimate size of array; be prepared to see more or fewer elements
    Object[] r = new Object[size()];
    Iterator<E> it = iterator();
    for (int i = 0; i < r.length; i++) {
        if (! it.hasNext()) // fewer elements than expected
            return Arrays.copyOf(r, i);
        r[i] = it.next();
    }
    return it.hasNext() ? finishToArray(r, it) : r;
}

这个函数就是将集合里的元素转换成数组，很简单的一个东西，不过这里考虑了很多特殊情况。例如如果 size返回的个数比iterator返回的元素多或者少的情况也考虑了（虽然我不知道为什么会有这种情况发生）

当iterator里的元素个数比size小的话很简单，重新赋值一个小的数组就好了。
而iterator里的元素个数比size大的话，这里调用了一个叫finishToArray的方法：

private static <T> T[] finishToArray(T[] r, Iterator<?> it) {
    int i = r.length;
    while (it.hasNext()) {
        int cap = r.length;
        if (i == cap) {
            int newCap = cap + (cap >> 1) + 1;
            // overflow-conscious code
            if (newCap - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
                newCap = hugeCapacity(cap + 1);
            r = Arrays.copyOf(r, newCap);
        }
        r[i++] = (T)it.next();
    }
    // trim if overallocated
    return (i == r.length) ? r : Arrays.copyOf(r, i);
}

里面的newCap就是新数组的容量，先是和数组的长度一致，若不够的话，再扩容原来尺寸的一半再加一，这和ArrayList的扩容很相似，同样的，对数组分配过多也有处理。