java容器类分析：Collection,List,ArrayList,LinkedList深入解读

1、 Iterable 与 Iterator

Iterable 是个接口，实现此接口使集合对象可以通过迭代器遍历自身元素.

public interface Iterable<T>

修饰符和返回值	方法名	描述
Iterator<T>	iterator()	返回一个内部元素为T类型的迭代器
default void	forEach(Consumer<? super T> action)	对内部元素进行遍历,并对元素进行指定的操作
default Spliterator<T>	spliterator()	创建并返回一个可分割迭代器

第一个接口iterator()是jdk1.5引入的，需要子类实现一个内部迭代器Iterator遍历元素。

后两个接口是JDK1.8后新添加的，forEach(Consumer action)是为了方便遍历操作集合内的元素,spliterator()则提供了一个可以并行遍历元素的迭代器,以适应现在cpu多核时代并行遍历的需求.

其中我们可以看下default修饰符,这也是Java 8后新出现的,我们知道,如果我们给一个接口新添加一个方法,那么所有他的具体子类都必须实现此方法,为了能给接口拓展新功能,而又不必每个子类都要实现此方法,Java 8新加了default关键字,被其修饰的方法可以不必由子类实现,并且由dafault修饰的方法在接口中有方法体,这打破了Java之前对接口方法的规范.

Iterator 为迭代器类，用于遍历容器。

public interface Iterator<E>

修饰符和返回值	方法名	描述
boolean	hasNext()	判断迭代器所指元素是否为最后一个
E	next()	下一个元素
default Void	remove()	移除迭代器只想的当前元素
default Void	forEachRemaining(Consumer<? super E> action)	遍历迭代器指向元素后面的所有元素

AbstartList中实现了Iterator类作为List内部的迭代器，用于访问内部元素，其代码如下：

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     }
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View Code

2、Collection

Collection 是容器类的接口，里面可以存放很多Elements，很多容器都实现了该接口。

public interface Collection<E> extends Iterable<E>

修饰符和返回值	方法名	描述
int	size()	判断容器的大小
boolean	isEmpty()	判空
boolean	contains(Object o)	是否包含某元素
Object[]	toArray()	转化为数组
<T> T[]	toArray(T[] a)	将容器中所有元素拷贝到a中，如果a不够大，则拷贝到返回的数组中。（见AbstactCollection中实现）
boolean	add(E e)	添加元素
boolean	remove(Object o)	移除容器中第一个出现Object对象，如果Object为null，则移除第一个出现的null。如果没有Object对象返回false
boolean	containsAll(Collection<?> c)	包含c中所有元素
boolean	addAll(Collection<? extends E> c);	将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，删除。（调用remove(Object)）
default boolean	removeIf(Predicate<? super E> filter)	移除所有符合条件的元素（JDK1.8中引入）
boolean	retainAll(Collection<?> c)	保留在c中出现的元素，其它全部移除
boolean	clear()
boolean	equals（Object o）	与o中所有元素都相等则相等
int	hashCode（）	c1.equals(c2) 那么他们的hashCode()一定相等，反之不成立
default Spliterator<E>	spliterator()	在所有元素之上创建一个Spliterator
default Stream<E>	stream()
default Stream<E>	parallelStream()

上述很多函数的实现可以参考 AbstactList中的实现。

public E set(int index, E element) {
checkElementIndex(index);
Node<E> x = node(index);    //node(Int i) 遍历LinkedList查找第i个Node
E oldVal = x.item;
x.item = element;
return oldVal;
}

View Code

public void add(int index, E element)：在链表的index位置添加一个节点

这里还有众多的插入删除等函数，其主要思想还是对链表的操作（插入删除等），详情阅读源码。

3.5 ArrayList 与LinkedList 性能比较

两种List的存储结构决定了两者的性能：ArrayList以数组形式存储，LinkedList以链表形式存储

ArrayList是以数组的形式存储的，所以他的遍历很快，可以根据index很快找到对应元素。但是，ArrayList的插入和删除操作较慢，如果需要在数组中插入一个元素或者删除一个元素较麻烦。

LinkedList的索引操作较慢（需要遍历列表才能找到对应索引元素），但是它的插入和删除操作效率高（只需要控制前后指针就能实现插入和删除）。

参考：

https://www.cnblogs.com/bushi/p/6647006.html

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