0002JDK源码分析之Appendable接口家族

Posted 2021-04-05 Java框架源码分析

本文将介绍java.lang包下的常用接口和类，接口分别是Appendable、Serializable、CharSequence以及Comparable，类分别是String、StringBuffer、StringBuilder以及AbstractStringBuilder。提示：Serializable位于java.io包。

本文大纲：

一、继承体系图

二、接口的职责 

三、类的源码分析

一、继承体系图

二、接口的职责

1、Appendable接口的职责

Appendable的意思是可追加的，该接口提供可追加char序列的操作，声明了三个抽象方法，声明的方法的返回值都是自身对象，这是一种链式编程的方法定义，使用者可以直接通过.的方式进行调用（联想一下StringBuffer），在代码层面显得十分简洁。拓展一点，大家在定义一些类的时候，如果要实现不断的往类内某个属性追加内容或值，可以使用这种方式。声明的抽象方法如下图所示：

Appendable  append(CharSequence csq) throws IOException; Appendable  append(CharSequence csq, int start, int end) throws IOException; Appendable append(char c) throws IOException;

2、Serializable接口的职责

序列化接口，如果一个类要序列化，就要实现这个接口，具有序列化和反序列化的功能。

3、CharSequence接口的职责

CharSequence是char值的一个可读序列。其子类有StringBuffer、StringBuilder、String等类。

4、Comparable接口的职责

    可比较的，Comparable接口主要用于比较两个对象大小实现排序，实现该接口的类需要实现其抽象方法：public intcompareTo(T o)；

三、类的源码分析

1、AbstractStringBuilder抽象类

AbstractStringBuilder类是一个抽象类，子类有StringBuffer和StringBuilder，该类主要操作char数组进行追加或插入字符序列。

重要属性描述：

char value[]; //保存字符序列

int count;    //字符序列的实际长度

这是一个可变序列，其默认容量由子类确定，当追加字符序列的时候，会自动扩容，每次+1再翻倍。扩容的方法如下：

void expandCapacity(int  minimumCapacity) {        int newCapacity = (value.length + 1) * 2;         if (newCapacity < 0) {             newCapacity = Integer.MAX_VALUE;         } else if (minimumCapacity > newCapacity){                newCapacity = minimumCapacity;            }         value = Arrays.copyOf(value,newCapacity);     }

2、StringBuilder类

StringBuilder类继承AbstractStringBuilder抽象类，一个可变的字符序列，主要是对父类的方法进行重写，使其方法返回StringBuilder自身对象，而不是AbstractStringBuilder对象。这是一个对StringBuffer类的简单替换，用于单线程，性能优于StringBuffer。StringBuilder类的内部实现很简单，引人注目的是该类是可序列化的，实现了序列化接口，并提供了如下两个私有方法：

static final long serialVersionUID = 4383685877147921099L;    private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)         throws java.io.IOException {        s.defaultWriteObject();         s.writeInt(count);        s.writeObject(value);     }     private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)         throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {        s.defaultReadObject();         count =s.readInt();         value = (char[])s.readObject();     }

让人思考的是，这两个私有方法和一个序列化号是如何实现序列化的？回想一下序列化的过程，首先是序列化，毋庸置疑，序列化调用的是writeObject方法，参数是一个对象输出流，应该是写到文件或内存，私有的方法被调用肯定要通过反射，那私有的方法是如何被反射调用的呢？其次，就是反序列化，调用的自然是readObject私有方法，参数是一个对象输入流。序列化号是一个对象序列化的标识，标记着某个对象，用于反序列化时根据这个标识找到确切的对象。对于这个具体的对象序列化过程，我会单独撰文编写案例说明。

3、StringBuffer类

StringBuffer类继承AbstractStringBuilder抽象类，也是一个可变的字符序列，主要是对父类的方法进行重写，并对数据操作实现同步，因此该类是线程安全的，实现同步的策略是使用synchronized关键字，其源码中大量方法都是同步方法。StringBuffer类也是可序列化的，实现了序列化接口，也有私有的对象序列化和反序列化方法，实现原理和StringBuilder差不多。

4、String类

String类也是一个操作字符序列的类，这是我们开发使用最多的类了。这个类与StringBuffer、StringBuilder不同的是该类是不可变的，也就说你每次创建new对象的时候都会得到一个新的对象，但是String类使用了字符池来管理字符序列，所以不会重复创建对象，这是如何实现的呢？

源码中只有这么一行代码：

public native String intern();

该方法是字符池使用的，用于比较两个对象是否相等，如果相等则代表池中含有该对象，直接返回。如果不相等则代表该对象不存在于池中，创建这个对象并放进池中。对于池的内容，后期会有单独的文章介绍，在这只是简单阐述一下。

String类有一个内部类CaseInsensitiveComparator，实现忽略大小写比较功能，代码如下：

private static class CaseInsensitiveComparator implements Comparator<String>, java.io.Serializable {     // use serialVersionUIDfrom JDK 1.2.2 for interoperability     private static finallong serialVersionUID = 8575799808933029326L;         public intcompare(String s1, String s2) {             intn1=s1.length(), n2=s2.length();             for (int i1=0,i2=0; i1<n1 && i2<n2; i1++, i2++) {                 char c1 =s1.charAt(i1);                 char c2 =s2.charAt(i2);                 if (c1 != c2) {                     c1 =Character.toUpperCase(c1);                     c2 =Character.toUpperCase(c2);                     if (c1!= c2) {                         c1= Character.toLowerCase(c1);                         c2= Character.toLowerCase(c2);                         if(c1 != c2) {                            return c1 - c2;                         }                     }                 }             }             return n1 -n2;         }     }

String类还涉及到模式匹配，格式化等内容，这些将在java.util包的时候详细介绍。比如：Pattern类、Matcher类、Formatter类等。

四、总结

本文主要介绍了一些操作字符序列的常用类，String、StringBuffer、StringBuilder，这些都是开发者经常使用到的类，了解其原理以及实现，有利于我们更好的开发。