读JDK源码集合部分

以前读过一遍JDK源码的集合部分，读完了一段时间后忘了，直到有一次面试简历上还写着读过JDK集合部分的源码，但面试官让我说说，感觉记得不是很清楚了，回答的也模模糊糊的，哎，老了记性越来越差了，所以再回头来读一遍，并且在这里做个笔记，省的又忘了，java.util里的集合类的源代码本身不是很难，就一个一个的记录吧： 
（1）.ArrayList： 
此类底层数据结构是数组：

Java代码  

1. private transient Object[] elementData;

另外还有一个属性是用来记录size的，感觉JDK源码实现的确实很优雅，他里面的属性不多也不少，都用到很精妙。 
三个构造函数：

Java代码  

1. public ArrayList(int initialCapacity) {

2. super();

3. )

4. throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+

5. initialCapacity);

6. this.elementData = new Object[initialCapacity];

7. }

8. public ArrayList() {        //[b]由这个无参构造可以看得出默认分配的capacity是10个[/b]

9. );

10. }

11. public ArrayList(Collection<? extends E> c) {

12. elementData = c.toArray();

13. size = elementData.length;

14. // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)

15. if (elementData.getClass() != Object[].class)

16. elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);

17. }

添加一个元素：

Java代码  

1. //默认添加到数组最末尾

2. public boolean add(E e) {

3. );  // Increments modCount!!

4. elementData[size++] = e;

5. return true;

6. }

7. //ensureCapacity方法确认一下数组长度，当长度不够minCapacity时就重新分配数组空间，在add方法中调用了此方法，传递给形参minCapacity的值为size+1、即有当前一个元素的空间就可以了，由此可以看出ArrayList的空间不是预先加载的，int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1就表示新添加到空间的大小是原来长度的一半。

8. public void ensureCapacity(int minCapacity) {

9. modCount++;

10. int oldCapacity = elementData.length;

11. if (minCapacity > oldCapacity) {

12. Object oldData[] = elementData;

13. )/2 + 1[/b];

14. if (newCapacity < minCapacity)

15. newCapacity = minCapacity;

16. // minCapacity is usually close to size, so this is a win:

17. elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);

18. }

19. }

20. //此方法是在指定位置添加一个元素，将此位置后的元素向后移动一个空间。

21. public void add(int index, E element) {

22. )

23. throw new IndexOutOfBoundsException(

24. "Index: "+index+", Size: "+size);

25. );  // Increments modCount!!

26. ,

27. size - index);

28. elementData[index] = element;

29. size++;

30. }

添加一个集合进来：

Java代码  

1. //追加一个集合到list中，先确认了数组空间是否能容纳的下要添加到元素，然后利用了System.arraycopy方法将所有元素复制进数组中，实现起来很容易。

2. public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {

3. Object[] a = c.toArray();

4. int numNew = a.length;

5. ensureCapacity(size + numNew);  // Increments modCount

6. , elementData, size, numNew);

7. size += numNew;

8. ;

9. }

10. public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {

11. )

12. throw new IndexOutOfBoundsException(

13. "Index: " + index + ", Size: " + size);

14. Object[] a = c.toArray();

15. int numNew = a.length;

16. ensureCapacity(size + numNew);  // Increments modCount

17. int numMoved = size - index;

18. )

19. System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + numNew,

20. numMoved);

21. , elementData, index, numNew);

22. size += numNew;

23. ;

24. }

remove(int index),get和set方法都是直接对数组指定位置的元素进行操作。 
remove(Object obj),indexOf(Object obj)方法这样一些方法都是对数组的遍历，ArrayList中运行存放null，ArrayList是比较简单的。 
（2）.HashMap： 
HashMap就是用hash方式映射key-value，底层实现是数组+链表的方式，通过hash码定位索引，如果有重复的索引存在就以链表的方式存放索引相同的元素，HashMap中会预分配空间，初始默认分配16个空间存放元素。 
以数组+链表的方式存放元素：

Java代码  

1. transient Entry[] table;

2. Entry是一个静态内部类，他实现的是[b]Map接口中的一个内部接口[/b]，接口也可以有嵌套定义的，长见识了。:

3. ;//默认的初始分配空间大小

4. << 30; //最大能分配的空间，写JDK的人真能装的，好端端的写个常数就行了，1左移一次相当于乘2，那就是2^30=1073741824（我也是计算器算的）

5. .75f; //默认的加载因子。

6. static class Entry<K,V> implements Map.Entry<K,V> {

7. final K key;

8. V value;

9. Entry<K,V> next;       //典型的单向列表，后面的LinkedList还用到了双向列表。

10. final int hash;

11. .......

12. }

Map中的Entry就不在此列出了。。。 
再看看他的变态的hash方法，我也没看明白，就先放这把，哪位要是看懂了给我回复一下：

Java代码  

1. static int hash(int h) {

2. // This function ensures that hashCodes that differ only by

3. // constant multiples at each bit position have a bounded

4. // number of collisions (approximately 8 at default load factor).

5. ) ^ (h >>> 12);

6. ) ^ (h >>> 4);

7. }

接下来我们就来看看HashMap是怎么样进行增删改查的 
增加元素：

Java代码  

1. //可以添加<null,null>进去哎

2. public V put(K key, V value) {

3. if (key == null)

4. return putForNullKey(value);

5. int hash = hash(key.hashCode());

6. int i = indexFor(hash, table.length);

7. for (Entry<K,V> e = table[i]; e != null; e = e.next) {  //遍历链表，如果元素已经存在就更新，否则就在链表中添加一个。

8. Object k;

9. if (e.hash == hash && ((k = e.key) == key || key.equals(k))) {

10. V oldValue = e.value;

11. e.value = value;

12. e.recordAccess(this);

13. return oldValue;

14. }

15. }

16. modCount++;

17. addEntry(hash, key, value, i);

18. return null;

19. }

20. //根据hash值计算索引位置的

21. static int indexFor(int h, int length) {

22. );

23. }

24. //添加到元素不存在，在链表头添加元素

25. void addEntry(int hash, K key, V value, int bucketIndex) {

26. Entry<K,V> e = table[bucketIndex];

27. table[bucketIndex] = new Entry<K,V>(hash, key, value, e);

28. if (size++ >= threshold)

29. * table.length);

30. }

31. //既然看到resize方法就说一下吧

32. 在addEntry方法里看到一个threshold的属性，该属性的值为capacity * loadFactor，当当前元素的个数超过threshold时就扩展数组大小，包括链表上面的元素。

33. void resize(int newCapacity) {

34. Entry[] oldTable = table;

35. int oldCapacity = oldTable.length;

36. if (oldCapacity == MAXIMUM_CAPACITY) {

37. threshold = Integer.MAX_VALUE;

38. return;

39. }

40. Entry[] newTable = new Entry[newCapacity];

41. transfer(newTable);

42. table = newTable;

43. threshold = (int)(newCapacity * loadFactor);

44. }

移除一个元素，因为这里涉及到数组和链表两种数据结构，所以移除时要分清楚：

Java代码  

1. final Entry<K,V> removeEntryForKey(Object key) {

2. : hash(key.hashCode());

3. int i = indexFor(hash, table.length);

4. Entry<K,V> prev = table[i];

5. Entry<K,V> e = prev;     //prev和e都初始为链表第一个元素

6. while (e != null) {    //检查链表

7. Entry<K,V> next = e.next;

8. Object k;

9. if (e.hash == hash &&

10. ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k)))) {

11. modCount++;

12. size--;

13. if (prev == e) //移除的就是链表第一个元素

14. table[i] = next;

15. else        //要移除的就是e，将prev的next指向e的next。

16. prev.next = next;

17. e.recordRemoval(this);//看了一下这个方法里没有代码。

18. return e;     //移除后的元素就交给GC了。

19. }

20. prev = e;

21. e = next;

22. }

23. return e;

24. }

查找就不多说了，看代码也比较简单。 
（3）.HashSet 
看完了HashMap再看HashSet比较简单了，因为HashSet底层是HashMap实现的，要添加的元素作为HashMap的key，private static final Object PRESENT = new Object();作为value，由此可见HashSet是不允许有重复元素的。

Java代码  

1. public boolean add(E e) {

2. return map.put(e, PRESENT)==null;   //put方法返回与key关联的旧值，如果没有旧值就返回null，而在HashSet中PRESENT是个常量，所以第一次add时返回true，以后add时返回false，表示重复添加了，但实际上也添加进去了，只是key都一样，value都是PRESENT.

3. }

4. public boolean remove(Object o) {

5. return map.remove(o)==PRESENT;

6. }

7. public void clear() {

8. map.clear();

9. }

10. public Iterator<E> iterator() {

11. return map.keySet().iterator();

12. }

（4）.LinkedList 
现在该LinkedList出场了，这个是我们数据结构里所学的双向链表，如果数据结构双向链表学到不错的话这个里面的代码也挺好理解的，首先看看他的field和constructor：

Java代码  

1. private transient Entry<E> header = new Entry<E>(null, null, null);

2. public LinkedList() {

3. header.next = header.previous = header; //一开始表头元素的前驱和后继都指向了自己

4. }

5. //静态内部类

6. private static class Entry<E> {

7. E element;

8. Entry<E> next;

9. Entry<E> previous;

10. Entry(E element, Entry<E> next, Entry<E> previous) {

11. this.element = element;

12. this.next = next;

13. this.previous = previous;

14. }

15. }

以下几个增删查到方法都比较简单。

Java代码  

1. public E getFirst() {

2. )

3. throw new NoSuchElementException();

4. return header.next.element;

5. }

6. public E getLast()  {

7. )

8. throw new NoSuchElementException();

9. return header.previous.element;

10. }

11. public E removeFirst() {

12. return remove(header.next);

13. }

14. public E removeLast() {

15. return remove(header.previous);

16. }

17. public void addFirst(E e) {

18. addBefore(e, header.next);

19. }

20. public void addLast(E e) {

21. addBefore(e, header);

22. }

23. public void push(E e) {

24. addFirst(e);

25. }

26. public E pop() {

27. return removeFirst();

28. }

Java代码  

1. // 更新:

2. public E set(int index, E element) {

3. Entry<E> e = entry(index);

4. E oldVal = e.element;

5. e.element = element;

6. return oldVal;

7. }

8. private Entry<E> entry(int index) {

9. || index >= size)

10. throw new IndexOutOfBoundsException("Index: "+index+

11. ", Size: "+size);

12. Entry<E> e = header;

13. )) {  //entry方法在此处采用了二分法查找

14. ; i <= index; i++)

15. e = e.next;

16. } else {

17. for (int i = size; i > index; i--)

18. e = e.previous;

19. }

20. return e;

21. }