前言
《JAVA核心技术·卷一》第九章-集合，刚看完9.1小节的集合框架介绍突然很多知识点醍醐灌顶般理解了。为什么一个ArrayList集合要继承AbstractList？AbstractList又要继承AbstractCollection？AbstractCollection又要实现Collection接口？而Collection接口又要继承Iterable接口？一层一层，好不麻烦。下面就以我们常用的ArrayList为例，写下我的理解，有不对的地方希望读者指正。
1、ArrayList继承关系图
图一
2、接口的单一职责原理
我们知道JAVA是单继承的，要保证功能的多样性又要考虑扩展性，接口发挥了很大的作用。接口设计遵从单一职责原则，上大学那会老师经常说这话当时真的是一脸懵逼啊，真正只有在代码中细细品味才能体会其中的精髓。
就以上图中的Iterable、Collection、List三个接口来说吧（按我自己的理解哈）：
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Iterable：可迭代接口，实现该接口就必须能够实现从头到尾挨个遍历。
Iterable
-
Collection：采集器接口（我觉得这样翻译比集合更容易理解），该接口定义的主要功能就是采集元素，因为该接口定义了很多采集数据的特质方法，如：size、add、remove等，并且该接口又继承了Iterable接口，所以实现Collection还必须能实现Iterable的遍历功能。
Collection
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List：随机存取接口，该接口继承了Collection接口并在此基础上定义了随机获取/添加/插入等方法：get(int)、set(int, E)、add(int, E)。所以我个人认为实现了List接口才能称之为List类型的“集合”，因为有存和取的功能。而Collection只有采集的特质，比如Queue也实现了Collection接口，但我们习惯性叫它队列对吧？所以特别是像编程语言这一类的翻译各个资料和书籍都有很大出入，最主要的是自己理解，甚至不用翻译出来，理解这是什么东西就行。
List
3、巧用模板设计模式
什么是模板设计模式？简单的理解：我们JAVA中有虚拟父类的概念，但是我们知道虚拟分类是不能实例化的，那它是干嘛用的？是专门定义好条条框框然后用来给别的类继承的。那它就是模板啊，这就是模板设计模式。
从图一中我们可以看到这里有两个虚拟父类，也就是两个模板，AbstractCollection和AbstractList。
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AbstractCollection：该虚拟类实现了采集器Collection的所有功能，那它又是怎样实现的呢？
AbstractCollection
从上图又可以看出，AbstractCollection类自身也就只维护了一个限制采集器容量大小的属性和两个私有方法，又是怎么实现Collection接口那么多方法的呢？看源码就会发现，很多方法的实现都主要是在其iterator()方法的基础上实现的，如下：
public boolean contains(Object o) {
Iterator<E> it = iterator();
if (o==null) {
while (it.hasNext())
if (it.next()==null)
return true;
} else {
while (it.hasNext())
if (o.equals(it.next()))
return true;
}
return false;
}
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;
}
public boolean remove(Object o) {
Iterator<E> it = iterator();
if (o==null) {
while (it.hasNext()) {
if (it.next()==null) {
it.remove();
return true;
}
}
} else {
while (it.hasNext()) {
if (o.equals(it.next())) {
it.remove();
return true;
}
}
}
return false;
}
(不列举完了)
...
所以，只要子类实现了iterator()方法，这些模板方法也就不用单独实现了。实在不能实现的方法就做空实现让子类来具体实现，这里设计者并没有做空实现，而是抛出一个异常，意思就是说如果你子类不实现却要使用这个方法就抛异常。比如add()方法：
public boolean add(E e) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
这就是模板设计模式的好处。
-
AbstractList：该虚拟类不仅继承了采集器模板类AbstractCollection又实现了List接口。该模板做的工作相对就比较复杂了，定义了很多自己的属性、方法及内部类，主要实现了重要的Iterator()方法雏形。核心思想还是能实现的实现，不能实现的留给子类，减少子类的代码量。
AbstractList
4、对修改关闭，对扩展开发
在父类AbstractList经过了重重的填坑把一个List类型的集合模板定义好后，ArrayList只需按照前人铺好的路用自己的方式（动态扩容数据）来实现具体方法就行了。最后要声明的是：其实最开始图一的继承实现关系在1.8中是不完全正确的，我们看ArrayList源码就会发现：
public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
ArrayList还实现了List接口，所以真正的关系图如下（去除Cloneable等接口）：
ArrayList继承/实现关系
没错，ArrayList又去实现了List接口，既然父类已经实现了List，为什么ArrayList又去实现？看ArrayList的
structure结构发现：
只有三个方法实现了List的方法，正好List中的这三个方法是jdk1.8以后新加的默认default方法（接口方法中可写实现），看List中的其中一个replayAll()默认方法：
default void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {
Objects.requireNonNull(operator);
final ListIterator<E> li = this.listIterator();
while (li.hasNext()) {
li.set(operator.apply(li.next()));
}
}
而ArrayList中对replayAll()方法进行了重写：
@Override
@SuppressWarnings("unchecked")
public void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {
Objects.requireNonNull(operator);
final int expectedModCount = modCount;
final int size = this.size;
for (int i=0; modCount == expectedModCount && i < size; i++) {
elementData[i] = operator.apply((E) elementData[i]);
}
if (modCount != expectedModCount) {
throw new ConcurrentModificationException();
}
modCount++;
}
从重写方法可以看出，可能List中的默认方法在子类ArrayList中不能满足，比如可能jdk版本升级后，ArrayList增加了modCount属性，ArrayList要求所有对集合有过操作的方法都必须对自己的modCount属性进行加1，但又不能对List接口或者AbstractList父类进行修改，否则影响巨大（修改后二者所有子类都要受到影响），所以ArrayList也就再实现List接口，重写某些方法，这也体现了JAVA程序设计中的“对修改关闭，对扩展开发”原则。
5、总结
JAVA集合中的关系依赖错综复杂主要是因为巧妙的接口设计以及大量模板设计模式的引入，这也成就了JAVA集合如今的繁多种类和强大功能。
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