java容器類分析：Collection,List,ArrayList，

java容器類分析：Collection,List,ArrayList，
1、 Iterable 與 Iterator

Iterable 是個介面，實現此介面使集合對象可以通過迭代器遍曆自身元素.

public interface Iterable<T>

修飾符和傳回值	方法名	描述
Iterator<T>	iterator()	返回一個內部元素為T類型的迭代器
default void	forEach(Consumer<? super T> action)	對內部元素進行遍曆,並對元素進行指定的操作
default Spliterator<T>	spliterator()	建立並返回一個可分割迭代器

第一個介面iterator()是jdk1.5引入的，需要子類實現一個內部迭代器Iterator遍曆元素。

後兩個介面是JDK1.8後新添加的，forEach(Consumer action)是為了方便遍曆操作集合內的元素,spliterator()則提供了一個可以並行遍曆元素的迭代器,以適應現在cpu多核時代並行遍曆的需求.

其中我們可以看下default修飾符,這也是Java 8後新出現的,我們知道,如果我們給一個介面新添加一個方法,那麼所有他的具體子類都必須實現此方法,為了能給介面拓展新功能,而又不必每個子類都要實現此方法,Java 8新加了default關鍵字,被其修飾的方法可以不必由子類實現,並且由dafault修飾的方法在介面中有方法體,這打破了Java之前對介面方法的規範.

Iterator 為迭代器類，用於遍曆容器。

public interface Iterator<E>

修飾符和傳回值	方法名	描述
boolean	hasNext()	判斷迭代器所指元素是否為最後一個
E	next()	下一個元素
default Void	remove()	移除迭代器只想的當前元素
default Void	forEachRemaining(Consumer<? super E> action)	遍曆迭代器指向元素後面的所有元素

AbstartList中實現了Iterator類作為List內部的迭代器，用於訪問內部元素，其代碼如下：

  1 private class Itr implements Iterator<E> {  2         /**  3          * Index of element to be returned by subsequent call to next.  4          */  5         int cursor = 0;  6   7         /**  8          * Index of element returned by most recent call to next or  9          * previous.  Reset to -1 if this element is deleted by a call 10          * to remove. 11          */ 12         int lastRet = -1; 13  14         /** 15          * The modCount value that the iterator believes that the backing 16          * List should have.  If this expectation is violated, the iterator 17          * has detected concurrent modification. 18          */ 19         int expectedModCount = modCount; 20  21         public boolean hasNext() { 22             return cursor != size(); 23         } 24  25         public E next() { 26             checkForComodification(); 27             try { 28                 int i = cursor; 29                 E next = get(i); 30                 lastRet = i; 31                 cursor = i + 1; 32                 return next; 33             } catch (IndexOutOfBoundsException e) { 34                 checkForComodification(); 35                 throw new NoSuchElementException(); 36             } 37         } 38  39         public void remove() { 40             if (lastRet < 0) 41                 throw new IllegalStateException(); 42             checkForComodification(); 43  44             try { 45                 AbstractList.this.remove(lastRet); 46                 if (lastRet < cursor) 47                     cursor--; 48                 lastRet = -1; 49                 expectedModCount = modCount; 50             } catch (IndexOutOfBoundsException e) { 51                 throw new ConcurrentModificationException(); 52             } 53         } 54  55         final void checkForComodification() { 56             if (modCount != expectedModCount) 57                 throw new ConcurrentModificationException(); 58         } 59     } 60 

View Code2、Collection

Collection 是容器類的介面，裡面可以存放很多Elements，很多容器都實現了該介面。

public interface Collection<E> extends Iterable<E>

修飾符和傳回值	方法名	描述
int	size()	判斷容器的大小
boolean	isEmpty()	判空
boolean	contains(Object o)	是否包含某元素
Object[]	toArray()	轉化為數組
<T> T[]	toArray(T[] a)	將容器中所有元素拷貝到a中，如果a不夠大，則拷貝到返回的數組中。（見AbstactCollection中實現）
boolean	add(E e)	添加元素
boolean	remove(Object o)	移除容器中第一個出現Object對象，如果Object為null，則移除第一個出現的null。如果沒有Object對象返回false
boolean	containsAll(Collection<?> c)	包含c中所有元素
boolean	addAll(Collection<? extends E> c);	將c中所有元素添加到容器中
boolean	removeAll(Collection<?> c)	如果容器中包含c中的元素，刪除。（調用remove(Object)）
default boolean	removeIf(Predicate<? super E> filter)	移除所有合格元素（JDK1.8中引入）
boolean	retainAll(Collection<?> c)	保留在c中出現的元素，其它全部移除
boolean	clear()
boolean	equals（Object o）	與o中所有元素都相等則相等
int	hashCode（）	c1.equals(c2) 那麼他們的hashCode()一定相等，反之不成立
default Spliterator<E>	spliterator()	在所有元素之上建立一個Spliterator
default Stream<E>	stream()
default Stream<E>	parallelStream()

上述很多函數的實現可以參考 AbstactList中的實現。

3. List

List是一個介面，繼承了Collection中的所有介面，並且添加了自身相關介面和具體實現。

由可以看出，Collection分成了三個分支，List就是其中一個，下面我們具體分析一下增加的介面。

public interface List<E> extends Collection<E>

修飾符和傳回值	方法名	描述
	Collection中的所有介面
default void	replaceAll(UnaryOperator<E> operator)	將運算操作後的結果替換List中原有元素
default void	sort(Comparator<? super E> c)	將List中所有元素排序
E	get(int index);
E	set(int index, E element)
E	remove(int index)
int	indexOf(Object o)	o在List中第一次出現的位置
int	lastIndexOf(Object o)	o在List中最後一次出現的位置
ListIterator<E>	listIterator()	擷取List的迭代器
ListIterator<E>	listIterator(int index)	擷取從某個位置開始的迭代器，index為迭代器起始位置
List<E>	subList(int fromIndex, int toIndex)	子List

上表可以看出，增加了 和index相關的介面，根據index對List進行的get、set、remove等操作。另一類添加的介面是ListIteator相關的，擷取List的迭代器。

3.1 ListIterator

public interface ListIterator<E> extends Iterator<E>

ListIterator 不光包含Iterator中的三個介面還增加了作為一個List迭代器應該有的介面，如 next(),previous()等

修飾符和傳回值	方法名	描述
	Iterator中的所有介面
boolean	hasNext()
E	next()
boolean	hasPrevious()
E	previous()
int	nextIndex()
int	previousIndex()
void	remove()	刪除next()返回元素
void	set(E e)	替換next()返回的元素
void	add(E e)	在nextIndex()後插入元素

首先需要明確ListIterator迭代器的作用：

注意，迭代器 沒有當前所在元素一說，它只有一個遊標( cursor )的概念，這個遊標總是在元素之間，比如這樣:

迭代器的初始位置：

調用next()後迭代器的位置

調用 previous() 遊標就會回到之前位置。當向後遍曆完元素，遊標就會在元素 N 的後面

也就是說長度為 N 的集合會有 N+1 個遊標的位置。

3.2 AbstractCollection / AbstractList

        在上面的繼承關係圖中並沒有顯示出AbstractCollect和AbstractList的存在，但是在閱讀源碼的時候經常遇到這兩個類，下面講一下這兩個類的作用。

      首先需要明確的一點是AbstractCollect和AbstractList都是抽象類別而不是介面，它們分別實現了Collection和List介面中的部分函數。這樣繼承者直接繼承AbstractXXXX 而不需要自己重複實現裡面的所有介面。這兩個抽象類別抽離了公用部分，進行了實現，減少後續類的工作量。

       ArrayList 和LinkedList都直接或者間接繼承了AbstartList類。為這兩個類的繼承關係：

        具體這兩個類裡面實現了哪些介面，請自己閱讀源碼不再講解。

3.3 ArrayList

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable我們看到ArrayList的定義的時候很可能會出現一個疑問，為什麼它已經繼承了AbstractList了還需要去實現List<E>介面？ 答案是，後面的List<E>可以去掉，這裡只是讓閱讀者明白ArrayList是個List。 終於好不容易到了開發人員常用的類了，有點竊喜：transient Object[] elementData;這個很重要的成員變數elementData數組用來存放ArrayList中的元素，當第一個元素添加進來後，它的預設長度變為10。（java中“transient”關鍵字修飾的成員變數在類序列化的過程中不會被持久化到檔案中，保證該成員變數儲存資訊的安全。）
ArrayList的建構函式中可以直接指定elementData數組的長度，那麼問題來了，當數組已經完全被佔用再向ArrayList中添加元素時，如何再分配更大長度的數組？如何把舊資料拷貝到新數組中？答案見下面這段源碼

  1 private void grow(int minCapacity) {  //最少需要的容量   2         // overflow-conscious code  3         int oldCapacity = elementData.length;  4         int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);   // 分配最小容量的 1.5倍  5         if (newCapacity - minCapacity < 0)         6             newCapacity = minCapacity;  7         if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)  8             newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);   // 最大容量比較（Inter.MAX_VALUE）  9         // minCapacity is usually close to size, so this is a win: 10         elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);  // 將舊資料拷貝到新數組中 11     }

其它介面不再細說。
參考：https://www.cnblogs.com/bushi/p/6647006.html

https://www.jianshu.com/p/047e33fdefd2