Java之Collections工具類方法使用以及源碼分析(一)__Java

概念區分： java.util.Collection和java.util.Collections區別：

1、 java.util.Collection 是一個集合介面（集合類的一個頂級介面）。它提供了對集合對象進行基本操作的通用介面方法。Collection介面在Java 類庫中有很多具體的實現。Collection介面的意義是為各種具體的集合提供了最大化的統一操作方式，其直接繼承介面有List與Set。

2、java.util.Collections 是一個封裝類（工具類/協助類）。它包含有各種有關集合操作的靜態多態方法。此類不能執行個體化，就像一個工具類，用於對集合中元素進行排序、搜尋以及安全執行緒等各種操作，服務於Java的Collection架構。

既然Collections是服務於Collection架構的，那麼我們就嘗試學習使用：

方法1：

java.util.Collections.unmodifiableCollection(Collection<? extends Double>)： 返回指定 collection 的不可修改視圖。

package com.daxin.collections;import java.util.ArrayList;import java.util.Collection;import java.util.Collections;public class Main1 {public static void main(String[] args) {Collection<Double> list = new ArrayList<Double>();double array[] = { 75, 52, 99, 102, 78,23 };System.out.println("list.hashCode()1 "+list.hashCode());for (int i = 0; i < array.length; i++) {list.add(array[i]);}System.out.println("list.hashCode()2 "+list.hashCode());//返回不可以修改視圖Collection<Double> unmodifiableCollection = Collections.unmodifiableCollection(list);unmodifiableCollection.add(1.2);//拋異常for (Double d : unmodifiableCollection) {System.out.println(d);}}}

當我們對返回的不可修改視圖進行調用unmodifiableCollection.add(1.2)修改時候，會拋出異常：

Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationExceptionat java.util.Collections$UnmodifiableCollection.add(Collections.java:1075)at com.daxin.collections.Main1.main(Main1.java:24)

那究竟是如何?不可以修改的呢? 答案：使用的代理模式，具體過程看源碼如下：

返回的不可修改檢視類型為：java.util.Collections.UnmodifiableCollection<E>，是Collections的一個靜態內部類，而unmodifiableCollection方法實現如下：

    public static <T> Collection<T> unmodifiableCollection(Collection<? extends T> c) {        return new UnmodifiableCollection<>(c);    }

其中c是 UnmodifiableCollection類中的一個成員：

 final Collection<? extends E> c;

此處是不是會有疑問。c是final的，但是內部成員應該可以修改。為什麼。

拓展補充：首先ArrayList的實現底層就是使用的數組：

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 static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};private transient Object[] elementData;...等}

所以對於 final Collection<? extends E> c中finalc為什麼不可修修改感覺疑問呢。其實此處使用代理模式是對add方法進行了增強，看一下add方法就知道了：

        public boolean add(E e) {            throw new UnsupportedOperationException();        }

答案自然見分曉了吧。

但是需要注意的是，如果我們自己在代碼中修改了原始的那個list，那麼unmodifiableCollection也會被修改，這裡的視圖類似資料庫的視圖。

接下來看看方法：

public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m)

返回一個同步的Map。返回由指定映射支援的同步（安全執行緒的）映射。為了保證按順序訪問，必須通過返回的映射完成所有對底層實現映射的訪問。

首先看一下非安全執行緒的HashMap：

package com.daxin.collections;import java.util.HashMap;import java.util.Map;class Service {private Map map = null;public Service(Map map) {super();this.map = map;}public Map getMap() {return map;}public void setMap(Map map) {this.map = map;} }class ThreadA extends Thread {private Service service;public ThreadA(Service service) {super();this.service = service;}@Overridepublic void run() {for (int i = 1; i <= 5; i++) {service.getMap().put(i + "", i + "");}}}class ThreadB extends Thread {private Service service;public ThreadB(Service service) {super();this.service = service;}@Overridepublic void run() {for (int i = 1; i <= 5; i++) {service.getMap().put(i + "", i + "AAA");}}}public class Main2 {public static void main(String[] args) throws Exception {Map map=new HashMap<String,String>();Service service = new Service(map);ThreadA a = new ThreadA(service);ThreadB b = new ThreadB(service);a.start();b.start();a.join();b.join();System.out.println(service.getMap());// 輸出{3=3AAA, 2=2AAA, 1=1AAA, 5=5AAA, 4=4AAA} 或者{3=3AAA, 2=2AAA, 1=1,// 5=5AAA, 4=4AAA} 多次運行結果不一致,兩個線程交替執行導致結果多次輸出不一致。出現了安全執行緒問題//安全執行緒的請看Main3源碼}}

改進版，安全執行緒版本：

package com.daxin.collections;import java.util.Collections;import java.util.HashMap;import java.util.Map;public class Main3 {public static void main(String[] args) throws Exception {Map map=Collections.synchronizedMap(new HashMap<String,String>());Service service = new Service(map);ThreadA a = new ThreadA(service);ThreadB b = new ThreadB(service);a.start();b.start();a.join();b.join();System.out.println(service.getMap());//輸出：{3=3AAA, 2=2AAA, 1=1AAA, 5=5AAA, 4=4AAA}或者{3=3, 2=2, 1=1, 5=5, 4=4} 兩種結果了，這就主要看//誰先得到鎖了誰後得到鎖了，輸出的是最後得到鎖的結果。//不會兩個線程交替執行了}}

接下來看看synchronizedMap的方法源碼：

    public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m) {        return new SynchronizedMap<>(m);    }

再看看SynchronizedMap構造方法（SynchronizedMap是Collections的一個靜態內部類）：

private static class SynchronizedMap<K, V> implements Map<K, V>, Serializable {private static final long serialVersionUID = 1978198479659022715L;private final Map<K, V> m; // Backing Mapfinal Object mutex; // Object on which to synchronize，同步加鎖對象SynchronizedMap(Map<K,V> m) {    if (m==null)        throw new NullPointerException();    this.m = m;    mutex = this;//將mutex設定為當前對象，還有其他建構函式自行查看}...等}

再看看SynchronizedMap的put等常用方法源碼：

  public V put(K key, V value) {            synchronized (mutex) {return m.put(key, value);}        }        public V remove(Object key) {            synchronized (mutex) {return m.remove(key);}        }        public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> map) {            synchronized (mutex) {m.putAll(map);}        }

每一次對SynchronizedMap進行操作其實都是對mutex對象加鎖進行的，使用的是synchronized代碼塊實現。

在看看java.util.Collections.synchronizedSet(Set<String>)方法，原理類似：

建立一個SynchronizedSet返回（SynchronizedSet繼承SynchronizedCollection類，SynchronizedCollection中實現對成員mutex的成員進行代碼塊同步）。

方法java.util.Collections.synchronizedList(List<String>)實現原理也是如上。