大綱

List接口
- 類聲明
- 特有方法
- Collection 方法
AbstractList抽象類
- 類聲明
- 主要字段
- 構造函數
- List 方法實作
- Collection 方法實作
- 特有方法
- 内部類 Itr
- 内部類 ListItr
- SubList
- RandomAccessSubList

List接口

存取順序一緻，有索引，允許重複

類聲明

特有方法

所有通過索引操作的方法都要注意其索引的範圍，否則容易導緻發生

IndexOutOfBoundsException

void add(int index, E element); // 向指定索引處增加元素 0 <= index <= size
boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c); // 向指定索引處增加集合中的所有元素 0 <= index <= size
E remove(int index); // 删除指定索引位置的元素 0 <= index < size
E set(int index, E element); // 修改指定索引處的元素 0 <= index < size
E get(int index); // 擷取指定索引處的元素 0 <= index < size
int indexOf(Object o); // 擷取指定元素第一次出現的索引，若不存在則傳回-1
int lastIndexOf(Object o); // 擷取指定元素最後一次出現的索引，若不存在則傳回-1
List<E> subList(int fromIndex, int toIndex); // 傳回集合中從fromIndex(含)到toIndex(不含)的視圖，與原集合會互相影響
ListIterator<E> listIterator(); // 傳回listIterator hasPrevious()、previous()、add(E e);
ListIterator<E> listIterator(int index); // 從指定索引處開始傳回listIterator 0 <= index <= size
// jdk1.8新增方法
default void sort(Comparator<? super E> c){} // 根據Comparator來排序數組
default void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {} // 将該清單的每個元素替換為該運算符應用于該元素的結果

Collection 方法

重寫了

Collection

的抽象方法和一個預設方法

int size();
boolean isEmpty();
boolean contains(Object o);
Iterator<E> iterator();
Object[] toArray();
<T> T[] toArray(T[] a);
boolean add(E e);
boolean remove(Object o);
boolean containsAll(Collection<?> c);
boolean addAll(Collection<? extends E> c);
boolean removeAll(Collection<?> c);
boolean retainAll(Collection<?> c);
void clear();
boolean equals(Object o);
int hashCode();
@Override
default Spliterator<E> spliterator() {
    return Spliterators.spliterator(this, Spliterator.ORDERED);
}

上訴可以看到，

List

将

Collection

中的抽象方法重新定義了一遍，既然一樣為什麼要寫重複的代碼？

Collection 表示的是一組共性集合, 沒有特點 (是否排序, 是否去重)。而List、Set之類的各有其特點，重新定義可以針對其特點寫不同的注釋，并且也可以一目了然的知道該類有哪些方法，在調用鍊上更加明了清晰

AbstractList抽象類

實作了

List

的部分方法，

iterator

和

size

沒有實作

類聲明

主要字段

// 維護了集合被修改的次數
protected transient int modCount = 0;

構造函數

List 方法實作

// 限定了add、set、remove操作， 由子類實作
public void add(int index, E element) { throw new UnsupportedOperationException();}
public E set(int index, E element) { throw new UnsupportedOperationException();}
public E remove(int index) { throw new UnsupportedOperationException();}

// 擷取指定角标的元素，未實作
abstract public E get(int index);

// 從前往後找，擷取指定元素在集合中第一次出現的索引，若不存在則傳回-1
public int indexOf(Object o) {
    ListIterator<E> it = listIterator();
    if (o==null) {
        while (it.hasNext())
            if (it.next()==null)
                return it.previousIndex();
    } else {
        while (it.hasNext())
            if (o.equals(it.next()))
                return it.previousIndex();
    }
    return -1;
}

// 從後往前找，擷取指定元素在集合中第一次出現的索引，若不存在則傳回-1
public int lastIndexOf(Object o) {
    ListIterator<E> it = listIterator(size());
    if (o==null) {
        while (it.hasPrevious())
            if (it.previous()==null)
                return it.nextIndex();
    } else {
        while (it.hasPrevious())
            if (o.equals(it.previous()))
                return it.nextIndex();
    }
    return -1;
}

// 在集合末尾添加元素， add由子類實作
public boolean add(E e) {
    add(size(), e);
    return true;
}

// 向指定索引處增加集合中的所有元素， add由子類實作
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
    // 索引檢查 index < 0 || index > size()
    rangeCheckForAdd(index);
    boolean modified = false;
    for (E e : c) {
        add(index++, e);
        modified = true;
    }
    return modified;
}

// 調用 removeRange
public void clear() {
    removeRange(0, size());
}

// 擷取疊代器
public Iterator<E> iterator() {
    return new Itr();
}

// 擷取list疊代器
public ListIterator<E> listIterator() {
    return listIterator(0);
}

// 從指定索引擷取疊代器
public ListIterator<E> listIterator(final int index) {
    // 索引檢查 index < 0 || index > size()
    rangeCheckForAdd(index);
    return new ListItr(index);
}

// 截取集合，傳回的集合與原集合互相影響
public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
    return (this instanceof RandomAccess ?
            new RandomAccessSubList<>(this, fromIndex, toIndex) :
            new SubList<>(this, fromIndex, toIndex));
}

// 兩個個内部類
private class Itr implements Iterator<E> {}
private class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {}
// 在AbstractList類下的兩個類，**不是内部類
class SubList<E> extends AbstractList<E> {}
class RandomAccessSubList<E> extends SubList<E> implements RandomAccess {}

Collection 方法實作

public boolean equals(Object o) {
    if (o == this)
        return true;
    if (!(o instanceof List))
        return false;

    ListIterator<E> e1 = listIterator();
    ListIterator<?> e2 = ((List<?>) o).listIterator();
    while (e1.hasNext() && e2.hasNext()) {
        E o1 = e1.next();
        Object o2 = e2.next();
        if (!(o1==null ? o2==null : o1.equals(o2)))
            return false;
    }
    return !(e1.hasNext() || e2.hasNext());
}

public int hashCode() {
    int hashCode = 1;
    for (E e : this)
        hashCode = 31*hashCode + (e==null ? 0 : e.hashCode());
    return hashCode;
}

特有方法

// 範圍删除，包含 fromIndex，不包含 toIndex
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
    ListIterator<E> it = listIterator(fromIndex);
    for (int i=0, n=toIndex-fromIndex; i<n; i++) {
        it.next();
        it.remove();
    }
}

内部類 Itr

AbstractList通過使用兩個内部類

Itr

和

ListItr

實作集合的周遊

private class Itr implements Iterator<E> {
        // 用來辨別目前所要周遊元素的下标
        int cursor = 0;

        // 用來記錄調用next調用後所指向的下标，調用remove後會重置為-1
        int lastRet = -1;

       	// 用來辨別最初的modCount（來至于外部類AbstractList），調用疊代器的修改方法會重新指派
        int expectedModCount = modCount;

    	// 每次周遊時add/remove都會修改modCount,若檢測到expectedModCount和modCount不一緻就會抛異常
    	final void checkForComodification() {
            if (modCount != expectedModCount)
                throw new ConcurrentModificationException();
        }
    	
    	// 判斷是否有下一個元素
        public boolean hasNext() {
            return cursor != size();
        }

    	// 擷取下一個元素，先檢測modCount是否被修改，擷取元素，修改lastRet和cursor
        public E next() {
            checkForComodification();
            try {
                int i = cursor;
                E next = get(i);
                lastRet = i;
                cursor = i + 1;
                return next;
            } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
                checkForComodification();
                throw new NoSuchElementException();
            }
        }

    	// 删除元素，删除前必須調用next()方法，删除的是目前元素也就是角标為lastRet的元素
        public void remove() {
            if (lastRet < 0)
                throw new IllegalStateException();
            checkForComodification();

            try {
                // 調用子類實作的remove方法删除元素，并給cursor、lastRet和expectedModCount重新指派
                AbstractList.this.remove(lastRet);
                if (lastRet < cursor)
                    cursor--;
                lastRet = -1;
                expectedModCount = modCount;
            } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }
    }

内部類 ListItr

ListItr

繼承了

Itr

實作了

ListIterator

，

ListIterator

接口是對

Iterator

的擴充，使疊代器不僅能向後疊代也能向前疊代，還能擷取目前元素和将要周遊元素的下标，也可對元素進行增、删、改操作

private class ListItr extends Itr implements ListIterator<E> {
        ListItr(int index) {
            cursor = index;
        }

    	// 是否有前一個元素
        public boolean hasPrevious() {
            return cursor != 0;
        }

    	// 擷取前一個元素并修改cursor和lastRet
        public E previous() {
            checkForComodification();
            try {
                int i = cursor - 1;
                E previous = get(i);
                lastRet = cursor = i;
                return previous;
            } catch (IndexOutOfBoundsException e) {
                checkForComodification();
                throw new NoSuchElementException();
            }
        }
		
    	// 擷取下一個将要疊代的元素角标
        public int nextIndex() {
            return cursor;
        }

    	// 擷取目前元素的角标
        public int previousIndex() {
            return cursor-1;
        }

    	// 調用子類實作的set方法修改元素并給并給expectedModCount重新指派
        public void set(E e) {
            if (lastRet < 0)
                throw new IllegalStateException();
            checkForComodification();

            try {
                AbstractList.this.set(lastRet, e);
                expectedModCount = modCount;
            } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }
        // 調用子類實作的add方法修改元素并給并給cursor、lastRet和expectedModCount重新指派
        public void add(E e) {
            checkForComodification();

            try {
                int i = cursor;
                AbstractList.this.add(i, e);
                lastRet = -1;
                cursor = i + 1;
                expectedModCount = modCount;
            } catch (IndexOutOfBoundsException ex) {
                throw new ConcurrentModificationException();
            }
        }
    }

SubList

SubList

調用subList方法所建立的對象，所引用的還是原數組

class SubList<E> extends AbstractList<E> {
    // 用于存放原List的引用
    private final AbstractList<E> l;
    // 子List在原List中的開始位置
    private final int offset;
    // 子List的大小
    private int size;

    // 構造函數初始化
    SubList(AbstractList<E> list, int fromIndex, int toIndex) {
        if (fromIndex < 0)
            throw new IndexOutOfBoundsException("fromIndex = " + fromIndex);
        if (toIndex > list.size())
            throw new IndexOutOfBoundsException("toIndex = " + toIndex);
        if (fromIndex > toIndex)
            throw new IllegalArgumentException("fromIndex(" + fromIndex +
                                               ") > toIndex(" + toIndex + ")");
        l = list;
        offset = fromIndex;
        size = toIndex - fromIndex;
        this.modCount = l.modCount;
    }
    
    // 下标檢測
    private void rangeCheck(int index) {
        if (index < 0 || index >= size)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
    }
    // add下标檢測
    private void rangeCheckForAdd(int index) {
        if (index < 0 || index > size)
            throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
    }
    
    // 修改檢測,判斷原集合中的modCount和SubList中的modCount是否相等
    private void checkForComodification() {
        if (this.modCount != l.modCount)
            throw new ConcurrentModificationException();
    }

	// 調用原集合的set方法 offset+index
    public E set(int index, E element) {
        rangeCheck(index);
        checkForComodification();
        return l.set(index+offset, element);
    }

    // 調用原集合的get方法 offset+index
    public E get(int index) {
        rangeCheck(index);
        checkForComodification();
        return l.get(index+offset);
    }

    // 子集合的大小
    public int size() {
        checkForComodification();
        return size;
    }

    // 調用原集合的add方法 offset+index,并修改this.mod和size
    public void add(int index, E element) {
        rangeCheckForAdd(index);
        checkForComodification();
        l.add(index+offset, element);
        this.modCount = l.modCount;
        size++;
    }

    // 調用原集合的remove方法 offset+index,并修改this.mod和size
    public E remove(int index) {
        rangeCheck(index);
        checkForComodification();
        E result = l.remove(index+offset);
        this.modCount = l.modCount;
        size--;
        return result;
    }

    // 調用原集合的removeRange方法
    protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
        checkForComodification();
        l.removeRange(fromIndex+offset, toIndex+offset);
        this.modCount = l.modCount;
        size -= (toIndex-fromIndex);
    }

    public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
        return addAll(size, c);
    }

    public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
        rangeCheckForAdd(index);
        int cSize = c.size();
        if (cSize==0)
            return false;

        checkForComodification();
        l.addAll(offset+index, c);
        this.modCount = l.modCount;
        size += cSize;
        return true;
    }

    public Iterator<E> iterator() {
        return listIterator();
    }

    public ListIterator<E> listIterator(final int index) {
        checkForComodification();
        rangeCheckForAdd(index);
		// 匿名内部類 對ListIterator實作
        return new ListIterator<E>() {
            // ...
        };
    }

    // 套娃subList
    public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
        return new SubList<>(this, fromIndex, toIndex);
    }

    // 異常消息
    private String outOfBoundsMsg(int index) {
        return "Index: "+index+", Size: "+size;
    }
}

RandomAccessSubList

RandomAccess

是一個标記接口，表明實作這個接口的 List 集合是支援快速随機通路，使用for循環周遊效率會高于疊代器周遊

class RandomAccessSubList<E> extends SubList<E> implements RandomAccess {
    RandomAccessSubList(AbstractList<E> list, int fromIndex, int toIndex) {
        super(list, fromIndex, toIndex);
    }

    public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
        return new RandomAccessSubList<>(this, fromIndex, toIndex);
    }
}

【集合類】源碼解析之 List接口、AbstractList抽象類List接口AbstractList抽象類

大綱

List接口

類聲明

特有方法

Collection 方法

AbstractList抽象類

類聲明

主要字段

構造函數

List 方法實作

Collection 方法實作

特有方法

内部類 Itr

内部類 ListItr

SubList

RandomAccessSubList

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