集合框架JDK1.8源码分析之Collections && Arrays

Posted 2020-09-24 张英爱

一、前言

　　整个集合框架的常用类我们已经分析完成了，但是还有两个工具类我们还没有进行分析。可以说，这两个工具类对于我们操作集合时相当有用，下面进行分析。

二、Collections源码分析

　　2.1 类的属性　

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　　2.2 构造函数　　

private Collections() {   
}    

　　说明：私有构造函数，在类外无法调用。

　　2.3 方法分析

　　下面是Collections的所有方法。

　　

　　

　　可以看到，Collections的方法包含了各种各样的操作。下面分析最常用的方法。

　　1. sort函数

　　该函数有两个重载函数，方法签名分别如下

public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list)
public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c)

　　说明：对于第一个函数，参数为List<T> list，表示只能对List进行排序。由<T extends Comparable<? super T>>可知，T类型或者是T的父类型必须实现了Comparable接口。对于第二个函数，也包含了List<T> list参数，还包含了Comparator<? super T> c，表示可以指定自定义比较器Comparator。而元素类型不需要实现Comparable接口。两个函数都会调用到List类的sort方法。具体如下　

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　　2. binarySearch函数

　　该函数也有两个重载版本，方法签名分别如下　　

public static <T> int binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key)
public static <T> int binarySearch(List<? extends T> list, T key, Comparator<? super T> c)

　　说明：与sort函数的两个重载版本类似，可以指定自定义比较器，特别注意，使用此函数时，必须要保证List已经排好序，并且集合元素是可以比较的。其中，两个binarySearch函数会调用indexedBinarySearch函数，具体函数如下　　

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　　说明：该函数在List可以随机访问时被调用，效率相比iteratorBinarySearch更高，当List不能被随机访问时，将采用iteratorBinarySearch进行二分查找，即采用迭代器模式。iteratorBinarySearch具体代码如下　　

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　　说明：该函数会调用get函数，即遍历集合找元素，所以效率相对较低。get函数如下　　

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　　3. reverse函数

　　此函数用于反转集合中的元素，其签名如下

public static void reverse(List<?> list)

　　具体代码如下

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　　说明：若集合支持随机访问或者集合大小小于反转阈值，则采用直接交换操作；否则，就会采用双迭代器模式（从头开始的，从尾开始的）进行交换。

　　4. fill函数

　　此函数用于给集合填充指定元素，签名如下　　

public static <T> void fill(List<? super T> list, T obj)

　　泛型方法，具体代码如下

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　　说明：也是同reverse函数一样，分为两种情况处理。

　　5. copy函数

　　此函数用于拷贝集合，将源集合拷贝至目标集合，签名如下

public static <T> void copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src)

　　其具体代码如下

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　　说明：也是分为两种情况进行处理，并且要确保目标集合大小大于源集合大小。

　　6. min函数

　　此函数用于求得集合里最小的元素，有两个重载版本，签名如下　　

public static <T extends Object & Comparable<? super T>> T min(Collection<? extends T> coll)
public static <T> T min(Collection<? extends T> coll, Comparator<? super T> comp)

　　说明：可以指定比较器，取出自定义的最小的元素。第一个函数具体代码如下

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　　说明：只需要遍历一遍集合即可取出最小值，另外一个重载函数类似，不再累赘，max函数与min函数类似，不再累赘。

　　7. rotate函数

　　此函数用于旋转集合元素，实际就是循环右移集合里的元素，签名如下　　

public static void rotate(List<?> list, int distance)

　　集合元素循环右移，移动的距离为distance，具体代码如下

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　　说明：也分为两种情况进行处理，分别对应rotate1、rotate2。roate1函数具体如下

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　　说明：这个算法特别的巧妙，可作为面试考点。rotate2函数具体如下　　

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　　说明：使用递归进行旋转。

　　8. replaceAll函数

　　用于替换集合中所有指定元素。签名如下　　

public static <T> boolean replaceAll(List<T> list, T oldVal, T newVal)

　　具体代码如下

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　　说明：可以替换空值null。也是分两种情况进行处理。

　　9. indexOfSubList函数

　　用于在指定集合索引子集合，成功，则返回位置，不成功，则返回-1。签名如下　

public static int indexOfSubList(List<?> source, List<?> target)

　　具体代码如下　　

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　　说明：也是分为两种情况进行处理。

　　10. frequency函数

　　用来统计一个元素在集合中出现的次数。签名如下　　

public static int frequency(Collection<?> c, Object o)

　　具体代码如下　

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　　说明：可以对空值null进行统计。

　　11. reverseOrder函数

　　反转比较逻辑，即反转集合顺序，有两个重载函数，签名如下　　

public static <T> Comparator<T> reverseOrder()
public static <T> Comparator<T> reverseOrder(Comparator<T> cmp)

　　函数返回类型为Comparator类型，该Comparator的比较逻辑与之前的比较逻辑相反。reverseOrder函数代码如下　

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　　说明：另外一个重载函数与此类似，不再累赘。

　　12. addAll函数

　　用于向集合中添加多个元素，签名如下　　

public static <T> boolean addAll(Collection<? super T> c, T... elements)

　　说明：第二个参数为变长参数，即可以传递多个值。具体代码如下　

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　　Collections的主要方法就分析到这里。下面分析Arrays类的方法。

三、Arrays源码分析

　　3.1 类的属性　　

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　　3.2 构造函数　

private Arrays() {}

　　说明：私有构造函数，类外不允许调用。

　　3.3 方法分析

　　Arrays的全部方法如下

　　      　　

　　说明：可以看到，Arrays工具类处理的是数组类型。并且每个方法存在多个重载版本。

　　3.4 核心方法分析

　　由于存在多个重载版本，每个重载版本的逻辑大体一致，故只分析有代表性的版本。

　　1. sort函数

　　用于对数组进行排序，两个主要的重载版本，方法签名如下　　

public static void sort(int[] a)
public static void sort(int[] a, int fromIndex, int toIndex)

　　说明：第一个版本是对整个数组进行排序，第二个版本只对指定部分进行排序。第一个版本代码如下　　

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　　说明：使用快速排序进行排序。第二个版本与第一个版本类似，不再累赘。

　　2. equals方法

　　用于判断两个数组是否相等，若数组元素重写了equals方法，则按照元素的equals方法进行比较。主要的重载版本，方法签名如下　　

public static boolean equals(int[] a, int[] a2)
public static boolean equals(Object[] a, Object[] a2)

　　说明：第一个版本具体代码如下　

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　　说明：首先，判断是否为同一个数组引用，满足后，再判断是否有数组为空，满足后，再判断两数组长度是否相等，满足后，最后遍历数组进行比较。

　　3. copyOf函数

　　用于复制数组元素至另一个数组。主要重载版本，签名如下　　

public static <T> T[] copyOf(T[] original, int newLength)
public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType)

　　第二个版本，具体代码如下　

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　　4. copyOfRange函数

　　指定数组一段元素进行复制（指定了开始位置和结束位置），签名如下　　

public static <T> T[] copyOfRange(T[] original, int from, int to)
public static <T,U> T[] copyOfRange(U[] original, int from, int to, Class<? extends T[]> newType)

　　第二个版本，具体代码如下　

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　　5. hashCode函数

　　求得数组的hashCode，主要版本，签名如下　

public static int hashCode(int a[])

　　代码如下　

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　　6. asList函数

　　用于将不定参数转化为List，方法签名如下　　

public static <T> List<T> asList(T... a)

　　具体代码如下　　

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　　7. toString函数

　　用于更友好的显示数组信息，签名如下　

public static String toString(int[] a)

　　注意，并没有覆盖Object类的toString方法，因为方法签名不相同。具体代码如下　

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　　Arrays工具类的主要方法就介绍到这里，平时我们可以多用用里面的方法，达到更熟悉的效果。

四、总结

　　Collections与Arrays提供了很多有用的方法，我们平时可以多用用，至此，集合框架的主要源码就分析完了。下面会接着分析并发框架的源码，谢谢各位园友的观看~