正文

揭秘Java集合框架：源码深度解析，从入门到精通

/0 浏览量
0702

在Java编程语言中，集合框架是处理对象集合的标准方式。它提供了丰富的接口和实现，使得处理各种类型的数据集合变得简单而高效。本文将带领你深入探索Java集合框架，从基础概念到源码解析，助你从入门到精通。

Java集合框架概述

Java集合框架主要包括以下几个部分：

  • 接口：定义了集合的基本操作，如添加、删除、遍历等。
  • 实现：具体实现了接口，提供了不同的数据结构和算法。
  • 迭代器：用于遍历集合中的元素。
  • 枚举器：用于遍历Map中的键值对。
  • 集合视图：提供了对集合中元素的高级操作，如排序、过滤等。

Java集合框架核心接口

Java集合框架中，核心接口包括：

  • Collection：集合的根接口，定义了所有集合共有的操作。
  • List：有序集合，元素可以重复。
  • Set：无序集合，元素不可重复。
  • Queue：用于存储元素序列，常用于实现任务队列。
  • Deque：双端队列，既可以作为队列使用，也可以作为栈使用。

Java集合框架实现类

Java集合框架提供了多种实现类，以下是一些常用的实现类：

  • ArrayList：基于动态数组实现，提供快速的随机访问。
  • LinkedList：基于双向链表实现，提供高效的插入和删除操作。
  • HashSet：基于哈希表实现，提供高效的查找和遍历。
  • HashMap：基于哈希表实现，提供高效的键值对存储。
  • TreeSet：基于红黑树实现，提供有序的集合。
  • TreeMap：基于红黑树实现，提供有序的键值对存储。

源码深度解析

以下是一些核心实现类的源码解析：

ArrayList

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;

    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    private transient Object[] elementData;

    private int size;

    public ArrayList() {
        this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ARRAY;
    }

    public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) {
            this.elementData = new Object[initialCapacity];
        } else if (initialCapacity == 0) {
            this.elementData = EMPTY_ARRAY;
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: " + initialCapacity);
        }
    }

    public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
        elementData = c.toArray();
        if ((size = elementData.length) != 0) {
            if (elementData.getClass() != Object[].class) {
                elementData = Arrays.copyOf(elementData, size);
            }
        } else {
            this.elementData = EMPTY_ARRAY;
        }
    }

    // 省略其他方法...
}

LinkedList

public class LinkedList<E> extends AbstractSequentialList<E> implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;

    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    transient int size = 0;

    transient Node<E> first;

    transient Node<E> last;

    public LinkedList() {
    }

    public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
        this();
        addAll(c);
    }

    // 省略其他方法...
}

HashSet

public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 0;

    private transient HashMap<E, Object> map;

    public HashSet() {
        map = new HashMap<>();
    }

    public HashSet(int initialCapacity) {
        map = new HashMap<>(initialCapacity);
    }

    public HashSet(int initialCapacity, float loadFactor) {
        map = new HashMap<>(initialCapacity, loadFactor);
    }

    public HashSet(Collection<? extends E> c) {
        map = new HashMap<>(c.size() + 1);
        addAll(c);
    }

    // 省略其他方法...
}

HashMap

public class HashMap<K, V> extends AbstractMap<K, V> implements Map<K, V>, Cloneable, Serializable {
    private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;

    transient int size;

    transient Set<Map.Entry<K, V>> entrySet;

    transient KeySetView<K, V> keySet;

    transient ValuesView<K, V> values;

    transient Set<Map.Entry<K, V>> snapshotEntries;

    transient Set<K> keySetSnapshot;

    transient Collection<V> valuesSnapshot;

    transient HashMap<K, V> snapshotMap;

    transient HashMap<K, V> clonedMap;

    transient int modCount;

    transient int threshold;

    final float loadFactor;

    transient Entry<K, V>[] table;

    // 省略其他方法...
}

TreeSet

public class TreeSet<E> extends AbstractTreeSet<E> implements NavigableSet<E>, Cloneable, java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -3388575038035986083L;

    private transient NavigableMap<E, Object> navMap;

    private transient Set<E> set;

    private transient Object[] array;

    public TreeSet() {
        this(new TreeMap<>());
    }

    public TreeSet(NavigableMap<E, Object> m) {
        this.navMap = m;
    }

    public TreeSet(Comparator<? super E> comparator) {
        this(new TreeMap<>(comparator));
    }

    public TreeSet(SortedSet<E> s) {
        this(s.comparator());
    }

    // 省略其他方法...
}

TreeMap

public class TreeMap<K, V> extends AbstractMap<K, V> implements NavigableMap<K, V>, Cloneable, java.io.Serializable {
    private static final long serialVersionUID = -9188679046442430461L;

    private final Comparator<? super K> comparator;

    private transient Entry<K, V> root;

    private transient int size;

    private transient int modCount;

    private static final int INITIAL_CAPACITY = 16;

    private static final float LOAD_FACTOR = 0.75f;

    private static final Entry<K, V> EMPTY ENTRY = new Entry<>(null, null, null);

    private static final Object VALUE NULL = new Object();

    private transient Set<K> keySet;

    private transient Collection<V> values;

    private transient Set<Map.Entry<K, V>> entrySet;

    // 省略其他方法...
}

总结

Java集合框架是Java编程语言中非常重要的组成部分，熟练掌握集合框架对于提高编程效率和质量至关重要。本文从概述、核心接口、实现类以及源码解析等方面对Java集合框架进行了深入探讨，希望对你有所帮助。在今后的学习和工作中，不断实践和总结，相信你会对Java集合框架有更深入的理解。

-- 展开阅读全文 --