Java集合类源码分析
常用类及源码分析
| 集合类 | 原理分析 |
| Collection | |
| List | |
| Vector |
扩充容量的方法 ensureCapacityHelper |
| ArrayList |
ArrayList是基于数组实现 |
| LinkedList |
LinkedList是基于双向循环链表实现的，除了可以当做链表来操作外，它还可以当做栈、队列和双端队列来使用 |
| Set | 同Collection |
| HashSet | 通过Map中的HashMap实现 |
| TreeSet | 通过Map中的TreeMap实现 |
| Map | |
| Hashtable |
Hashtable同样是基于哈希表实现的，同样每个元素是一个key-value对，其内部也是通过单链表解决冲突问题，容量不足（超过了阀值）时，同样会自动增长。 |
| Properties | |
| HashMap |
HashMap是基于哈希表实现的，每一个元素是一个key-value对，其内部通过单链表解决冲突问题，容量不足（超过了阀值）时，同样会自动增长 |
| TreeMap |
TreeMap是基于红黑树实现 红黑树是一种特殊的二叉排序树 |
public interface Collection <E> extends Iterable<E> {
//1添加
boolean add(E e);
boolean addAll(Collection<? extends E> c);
//2删除
boolean remove(Object o);
boolean removeAll(Collection<?> c);
void clear();
//3判断
boolean contains(Object o);
boolean containsAll(Collection<?> c);
boolean isEmpty(); //集合是否为空
//4获取
int size();
Iterator<E> iterator(); //迭代器 取出元素方式
//5其它
boolean retainAll(Collection<?> c); //取交集
Object[] toArray(); //转数组
<T> T[] toArray(T[] a);
boolean equals(Object o);
int hashCode();
}
public interface Iterable<T> {
Iterator<T> iterator(); //具体集合类返回一个迭代器
}
public interface Iterator<E> {
boolean hasNext(); //是否还有下个元素
E next(); //下一个元素
void remove();
}
public interface List<E> extends Collection<E> {
//其它方法与Collection中相同
//1添加
void add(int index, E element);
boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c);
//2删除
E remove(int index);
//3修改
E set(int index, E element);
//4获取
E get(int index);
int indexOf(Object o);
int lastIndexOf(Object o);
List<E> subList(int fromIndex, int toIndex);
ListIterator<E> listIterator();
ListIterator<E> listIterator(int index);
}
public class Vector <E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable{
protected Object[] elementData; //数据数组
protected int elementCount; //实际数据的数量
protected int capacityIncrement; //容量增长系数
private static final long serialVersionUID = -2767605614048989439L; //序列版本号
//四个不同的构造方法
// Vector构造函数。默认容量是10。
public Vector() {
this(10);
}
//指定Vector容量大小的构造函数
public Vector(int initialCapacity) {
this(initialCapacity, 0);
}
//指定Vector"容量大小"和"增长系数"的构造函数
public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) {
super();
if (initialCapacity < 0)
throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+initialCapacity);
this.elementData = new Object[initialCapacity];
this.capacityIncrement = capacityIncrement;
}
// 指定集合的Vector构造函数
public Vector(Collection<? extends E> c) {
elementData = c.toArray();
elementCount = elementData.length;
if (elementData.getClass() != Object[].class)
elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount, Object[].class);
}
//1增
// 在index位置处插入元素(obj)
public synchronized void insertElementAt(E obj, int index) {
modCount++;
if (index > elementCount) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index
+ " > " + elementCount);
}
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, elementCount - index);
elementData[index] = obj;
elementCount++;
}
// 将“元素obj”添加到Vector末尾
public synchronized void addElement(E obj) {
modCount++;
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
elementData[elementCount++] = obj;
}
// 将“元素e”添加到Vector最后。
public synchronized boolean add(E e) {
modCount++;
ensureCapacityHelper(elementCount + 1);
elementData[elementCount++] = e;
return true;
}
// 在index位置添加元素element
public void add(int index, E element) {
insertElementAt(element, index);
}
// 将集合c添加到Vector中
public synchronized boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
modCount++;
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacityHelper(elementCount + numNew);
System.arraycopy(a, 0, elementData, elementCount, numNew);
elementCount += numNew;
return numNew != 0;
}
// 从index位置开始，将集合c添加到Vector中
public synchronized boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
modCount++;
if (index < 0 || index > elementCount)
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
ensureCapacityHelper(elementCount + numNew);
int numMoved = elementCount - index;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,
numMoved);
System.arraycopy(a, 0, elementData, index, numNew);
elementCount += numNew;
return numNew != 0;
}
//2删
// 删除index位置的元素
public synchronized void removeElementAt(int index) {
modCount++;
if (index >= elementCount) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " +
elementCount);
}
else if (index < 0) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
}
int j = elementCount - index - 1;
if (j > 0) {
System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index, j);
}
elementCount--;
elementData[elementCount] = null;
}
// 在Vector中查找并删除元素obj 成功的话，返回true；否则，返回false。
public synchronized boolean removeElement(Object obj) {
modCount++;
int i = indexOf(obj);
if (i >= 0) {
removeElementAt(i);
return true;
}
return false;
}
// 删除Vector中的全部元素
public synchronized void removeAllElements() {
modCount++;
for (int i = 0; i < elementCount; i++)
elementData[i] = null;
elementCount = 0;
}
// 删除Vector中的元素o
public boolean remove(Object o) {
return removeElement(o);
}
// 删除index位置的元素，并返回index位置的原始值
public synchronized E remove(int index) {
modCount++;
if (index >= elementCount)
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
E oldValue = elementData(index);
int numMoved = elementCount - index - 1;
if (numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--elementCount] = null;
return oldValue;
}
// 清空Vector
public void clear() {
removeAllElements();
}
// 删除集合c的全部元素
public synchronized boolean removeAll(Collection<?> c) {
return super.removeAll(c);
}
// 删除“非集合c中的元素”
public synchronized boolean retainAll(Collection<?> c) {
return super.retainAll(c);
}
// 删除Vector中fromIndex到toIndex的元素
protected synchronized void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
modCount++;
int numMoved = elementCount - toIndex;
System.arraycopy(elementData, toIndex, elementData, fromIndex,
numMoved);
int newElementCount = elementCount - (toIndex-fromIndex);
while (elementCount != newElementCount)
elementData[--elementCount] = null;
}
//3改
// 设置index位置的元素值为obj
public synchronized void setElementAt(E obj, int index) {
if (index >= elementCount) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " +
elementCount);
}
elementData[index] = obj;
}
// 设置index位置的值为element。并返回index位置的原始值
public synchronized E set(int index, E element) {
if (index >= elementCount)
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
E oldValue = elementData(index);
elementData[index] = element;
return oldValue;
}
//4查
// 返回“Vector的实际大小”，即Vector中元素个数
public synchronized int size() {
return elementCount;
}
// 判断Vector是否为空
public synchronized boolean isEmpty() {
return elementCount == 0;
}
// 返回“Vector中全部元素对应的Enumeration”
public Enumeration<E> elements() {
return new Enumeration<E>() {
int count = 0;
public boolean hasMoreElements() {
return count < elementCount;
}
public E nextElement() {
synchronized (Vector.this) {
if (count < elementCount) {
return elementData(count++);
}
}
throw new NoSuchElementException("Vector Enumeration");
}
};
}
// 返回Vector中是否包含对象(o)
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o, 0) >= 0;
}
// 查找并返回元素(o)在Vector中的索引值
public int indexOf(Object o) {
return indexOf(o, 0);
}
// 从index位置开始向后查找元素(o) 若找到，则返回元素的索引值；否则，返回-1
public synchronized int indexOf(Object o, int index) {
if (o == null) {
for (int i = index ; i < elementCount ; i++)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = index ; i < elementCount ; i++)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
// 从后向前查找元素(o)。并返回元素的索引
public synchronized int lastIndexOf(Object o) {
return lastIndexOf(o, elementCount-1);
}
// 从后向前查找元素(o)。开始位置是从前向后的第index个数 若找到，则返回元素的“索引值”；否则，返回-1。
public synchronized int lastIndexOf(Object o, int index) {
if (index >= elementCount)
throw new IndexOutOfBoundsException(index + " >= "+ elementCount);
if (o == null) {
for (int i = index; i >= 0; i--)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = index; i >= 0; i--)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
// 返回Vector中index位置的元素 若index越界，则抛出异常
public synchronized E elementAt(int index) {
if (index >= elementCount) {
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index + " >= " + elementCount);
}
return elementData(index);
}
// 获取Vector中的第一个元素 若失败，则抛出异常！
public synchronized E firstElement() {
if (elementCount == 0) {
throw new NoSuchElementException();
}
return elementData(0);
}
// 获取Vector中的最后一个元素 若失败，则抛出异常！
public synchronized E lastElement() {
if (elementCount == 0) {
throw new NoSuchElementException();
}
return elementData(elementCount - 1);
}
@SuppressWarnings("unchecked")
E elementData(int index) {
return (E) elementData[index];
}
// 获取index位置的元素
public synchronized E get(int index) {
if (index >= elementCount)
throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index);
return elementData(index);
}
// 返回Vector是否包含集合c
public synchronized boolean containsAll(Collection<?> c) {
return super.containsAll(c);
}
// 获取Vector中fromIndex(包括)到toIndex(不包括)的子集
public synchronized List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
return Collections.synchronizedList(super.subList(fromIndex, toIndex),
this);
}
//5其它
// 返回Object数组
public synchronized Object[] toArray() {
return Arrays.copyOf(elementData, elementCount);
}
// 返回Vector的模板数组。所谓模板数组，即可以将T设为任意的数据类型
@SuppressWarnings("unchecked")
public synchronized <T> T[] toArray(T[] a) {
if (a.length < elementCount)
return (T[]) Arrays.copyOf(elementData, elementCount, a.getClass());
System.arraycopy(elementData, 0, a, 0, elementCount);
if (a.length > elementCount)
a[elementCount] = null;
return a;
}
// 将数组Vector的全部元素都拷贝到数组anArray中
public synchronized void copyInto(Object[] anArray) {
System.arraycopy(elementData, 0, anArray, 0, elementCount);
}
// 将当前容量值设为实际元素个数
public synchronized void trimToSize() {
modCount++;
int oldCapacity = elementData.length;
if (elementCount < oldCapacity) {
elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount);
}
}
// 确定Vector的容量
public synchronized void ensureCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity > 0) {
modCount++;
ensureCapacityHelper(minCapacity);
}
}
// 确认“Vector容量”的帮助函数
private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
if (minCapacity - elementData.length > 0)
grow(minCapacity);
}
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
// 当Vector的容量不足以容纳当前的全部元素，增加容量大小。
// 若 容量增量系数>0(即capacityIncrement>0)，则将容量增大当capacityIncrement
// 否则，将容量增大一倍。
private void grow(int minCapacity) {
int oldCapacity = elementData.length;
int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ?
capacityIncrement : oldCapacity);
if (newCapacity - minCapacity < 0)
newCapacity = minCapacity;
if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError();
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
// 设置容量值为 newSize
public synchronized void setSize(int newSize) {
modCount++;
if (newSize > elementCount) {
ensureCapacityHelper(newSize);
} else {
for (int i = newSize ; i < elementCount ; i++) {
elementData[i] = null;
}
}
elementCount = newSize;
}
// 返回“Vector的总的容量”
public synchronized int capacity() {
return elementData.length;
}
public synchronized Object clone() {
try {
@SuppressWarnings("unchecked")
Vector<E> v = (Vector<E>) super.clone();
v.elementData = Arrays.copyOf(elementData, elementCount);
v.modCount = 0;
return v;
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError();
}
}
public synchronized boolean equals(Object o) {
return super.equals(o);
}
public synchronized int hashCode() {
return super.hashCode();
}
public synchronized String toString() {
return super.toString();
}
//写入函数
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException {
final java.io.ObjectOutputStream.PutField fields = s.putFields();
final Object[] data;
synchronized (this) {
fields.put("capacityIncrement", capacityIncrement);
fields.put("elementCount", elementCount);
data = elementData.clone();
}
fields.put("elementData"