collection闆嗗悎浣撶郴(Collection集合复习(源码深究~~~)

ArrayListlinkedListVector

List list = new ArrayList<>();

-----------之后的执行过程-------------
public ArrayList() {
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}
//其中
transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access
private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

调用了构造方法后让list的对象中的elementData属性等于DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA
即elementData为一个空的Object类型的数组，对其进行了初始化，此时list.size()的返回为0，因为对象中的size属性还没变化

list.add(5);

-----------之后的执行过程-------------
//先进行自动装箱valueOf
//然后调用了ArrayList中的add方法
public boolean add(E e) {
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!，此时size仍旧为0，执行完grow方法后返回
    elementData[size++] = e; // 让elementData[0] = e;再返回
    return true;
}

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) { // minCapacity为1
    ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity)); // calculateCapacity()的返回值为10
}
private void ensureExplicitCapacity(int minCapacity) { // 传入的参数为10
    modCount++; //修改次数 + 1

    // overflow-conscious code
    if (minCapacity - elementData.length > 0) //10 - 0 > 0，条件成立
        grow(minCapacity);
}
private void grow(int minCapacity) { // 传入的参数为10
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length; // 0
    int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1); // 0
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity; // 10
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0) // MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    // minCapacity is usually close to size, so this is a win:
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity); // 从原来的elementData中copy新的长度返回给elementData
}
private static int calculateCapacity(Object[] elementData, int minCapacity) {
	if (elementData == DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA) { //这个条件成立
	    return Math.max(DEFAULT_CAPACITY, minCapacity);//DEFAULT_CAPACITY = 10;
	}
	return minCapacity;
}

在第一个容量增长为10以后，只要list长度不超过10，那么就不会再执行增长容量，否则以1.5倍的速度增长，即下面代码发挥了作用

int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);

-----------分界线-------------
List list = new ArrayList<>(5);
System.out.println(list.size()); // 此时输出仍为0，而elementData.length=5

之后的过程中只要往list中加入第6个元素，那么就会触发grow方法，按照5*1.5进行增长~~

结论：ArrayList本质上是数组，其中的方法本质上就是在对数组进行操作

List list = new linkedList<>(); // transient int size = 0;

-----------之后的执行过程-------------
//之后就是调用了一个无参构造方法，什么也没做
list.add(5);
-----------之后的执行过程-------------
public boolean add(E e) {
    linkLast(e);
    return true;
}
//调用了linkLast方法
void linkLast(E e) {
    final Node l = last; // transient Node last;
    final Node newNode = new Node<>(l, e, null); // 新节点的前一个是last，后一个为空，Node是一个双向链表
    last = newNode; // 把last指向newNode
    if (l == null) //第一次添加节点的时候l为空~~
        first = newNode; // transient Node first; // 让first指向这个第一个添加的节点
    else
        l.next = newNode; // 让上一个节点的next指向newNode
    size++;
    modCount++;
}

//注意以下的都是linkedList的方法，不是List接口中的方法
//getFirst,getLast,removeFirst,removeLast,addFirst,addLast

public E remove() {
    return removeFirst();
}// remove的无参方法是移除最后一个
public void push(E e) {
    addFirst(e);
}
public E pop() {
    return removeFirst();
}

结论：没有扩容机制，而且可以得出linkedList具有能够实现栈的所有功能的方法，因此可以直接将linkedList作为栈使用，但注意不能向上转型用List接收

底层仍然是数组

List list = new Vector<>();

-----------之后的执行过程-------------
public Vector() {
    this(10);
}
public Vector(int initialCapacity) {
    this(initialCapacity, 0);
}
public Vector(int initialCapacity, int capacityIncrement) {
    super();
    if (initialCapacity < 0)
        throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                           initialCapacity);
    this.elementData = new Object[initialCapacity]; // protected Object[] elementData;空的Object数组
    this.capacityIncrement = capacityIncrement;
}
//因此我们得出在初始化得到一个Vector对象时默认大小是10，可以设置增长的容量大小，默认为0

list.add(5);

public synchronized boolean add(E e) {
    modCount++;
    ensureCapacityHelper(elementCount + 1); // elementCount默认为0
    elementData[elementCount++] = e;
    return true;
}
private void ensureCapacityHelper(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    if (minCapacity - elementData.length > 0) // 只要其中的元素个数不超过初始大小10就不会扩容，添加第11个时扩容
        grow(minCapacity);
}
private void grow(int minCapacity) {
    // overflow-conscious code
    int oldCapacity = elementData.length;
    int newCapacity = oldCapacity + ((capacityIncrement > 0) ? //如果没给增长的容量，默认按照两倍扩容
                                     capacityIncrement : oldCapacity);
    if (newCapacity - minCapacity < 0)
        newCapacity = minCapacity;
    if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
        newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);
    elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);
}

结论：Vector与ArrayList一样底层都是数组，只不过Vector的扩容机制与其不同，而且Vector是线程安全的


经对比发现，ArrayList与Vector没什么不同，只是扩容机制上的区别以及线程安全的区别，而linkedList本质上是双向链表，可当作栈来使用，没有扩容机制…在使用这三个类时都可以用List接口的get与add方法，都是有序的

HashSetlinkedHashSetTreeSet

Set set = new HashSet<>();

-----------之后的执行过程-------------
public HashSet() {
    map = new HashMap<>();
}
//可以看到HashSet对象里的属性用的时hashMap对象
public HashMap() { // final float loadFactor; 加载因子默认为0.75
    this.loadFactor = DEFAULT_LOAD_FACTOR; //DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
}

set.add("Jack");

-----------之后的执行过程-------------
public boolean add(E e) { // PRESENT为HashSet的类属性
    return map.put(e, PRESENT)==null; // Object PRESENT = new Object();
} // map.put()返回的是值对应的类型，即Object类型
public V put(K key, V value) { // 调用HashMap中的put方法
    return putVal(hash(key), key, value, false, true);
}
static final int hash(Object key) {
    int h;
    return (key == null) ? 0 : (h = key.hashCode()) ^ (h >>> 16); // hashCode是key所属类型的hashCode方法
}
// 1. 先计算key的hash值，HashMap中hash值的计算与hashCode值不相同，右移16位后作异或操作
// 2. 进入HashMap中的putVal方法中
final V putVal(int hash, K key, V value, boolean onlyIfAbsent,
               boolean evict) {
    Node[] tab; Node p; int n, i; // 首先定义了会用到的变量
    if ((tab = table) == null || (n = tab.length) == 0) // transient Node[] table;一个节点数组
        n = (tab = resize()).length; // 第一次执行完n为16
    if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null) // 根据n-1与hash值相与计算出存放的下标并判断此处是否为空
        tab[i] = newNode(hash, key, value, null); // 为空，则直接赋值
    else {
        Node e; K k;
        if (p.hash == hash &&
            ((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
            e = p;
        else if (p instanceof TreeNode)
            e = ((TreeNode)p).putTreeval(this, tab, hash, key, value);
        else {
            for (int binCount = 0; ; ++binCount) {
                if ((e = p.next) == null) {
                    p.next = newNode(hash, key, value, null);
                    if (binCount >= TREEIFY_THRESHOLD - 1) // -1 for 1st
                        treeifyBin(tab, hash);
                    break;
                }
                if (e.hash == hash &&
                    ((k = e.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
                    break;
                p = e;
            }
        }
        if (e != null) { // existing mapping for key
            V oldValue = e.value;
            if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
                e.value = value;
            afterNodeAccess(e);
            return oldValue;
        }
    }
    ++modCount;
    if (++size > threshold)
        resize();
    afterNodeInsertion(evict);
    return null;
}
//第一次加入元素时执行resize中的
newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY; // 初始值为16
newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY); // 门槛为12
//并将
Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap];
table = newTab; // 即第一次table的大小为16
根据hash值以及table的size计算出i的位置然后判断此处是否有元素，没有元素则加入，然后退出
++modCount;
if (++size > threshold)
    resize();
afterNodeInsertion(evict);
return null;

resize方法

final Node[] resize() {
    Node[] oldTab = table;
    int oldCap = (oldTab == null) ? 0 : oldTab.length;
    int oldThr = threshold;
    int newCap, newThr = 0;
    if (oldCap > 0) {
        if (oldCap >= MAXIMUM_CAPACITY) {
            threshold = Integer.MAX_VALUE;
            return oldTab;
        }
        else if ((newCap = oldCap << 1) < MAXIMUM_CAPACITY &&
                 oldCap >= DEFAULT_INITIAL_CAPACITY)
            newThr = oldThr << 1; // double threshold
    }
    else if (oldThr > 0) // initial capacity was placed in threshold
        newCap = oldThr;
    else {               // zero initial threshold signifies using defaults
        newCap = DEFAULT_INITIAL_CAPACITY;
        newThr = (int)(DEFAULT_LOAD_FACTOR * DEFAULT_INITIAL_CAPACITY);
    }
    if (newThr == 0) {
        float ft = (float)newCap * loadFactor;
        newThr = (newCap < MAXIMUM_CAPACITY && ft < (float)MAXIMUM_CAPACITY ?
                  (int)ft : Integer.MAX_VALUE);
    }
    threshold = newThr;
    @SuppressWarnings({"rawtypes","unchecked"})
        Node[] newTab = (Node[])new Node[newCap];
    table = newTab;
    if (oldTab != null) {
        for (int j = 0; j < oldCap; ++j) {
            Node e;
            if ((e = oldTab[j]) != null) {
                oldTab[j] = null;
                if (e.next == null)
                    newTab[e.hash & (newCap - 1)] = e;
                else if (e instanceof TreeNode)
                    ((TreeNode)e).split(this, newTab, j, oldCap);
                else { // preserve order
                    Node loHead = null, loTail = null;
                    Node hiHead = null, hiTail = null;
                    Node next;
                    do {
                        next = e.next;
                        if ((e.hash & oldCap) == 0) {
                            if (loTail == null)
                                loHead = e;
                            else
                                loTail.next = e;
                            loTail = e;
                        }
                        else {
                            if (hiTail == null)
                                hiHead = e;
                            else
                                hiTail.next = e;
                            hiTail = e;
                        }
                    } while ((e = next) != null);
                    if (loTail != null) {
                        loTail.next = null;
                        newTab[j] = loHead;
                    }
                    if (hiTail != null) {
                        hiTail.next = null;
                        newTab[j + oldCap] = hiHead;
                    }
                }
            }
        }
    }
    return newTab;
}

第二次加入元素仍然执行上述的添加过程，不用再resize();

set.add("Tom");
set.add("Mary");
set.add("Mary");

-----------添加第二个Mary之后的执行过程-------------
//此时当执行为false
if ((p = tab[i = (n - 1) & hash]) == null)
//那么进入
Node e; K k;
if (p.hash == hash &&
	((k = p.key) == key || (key != null && key.equals(k))))
//判断已存在i这个位置的元素的hash值是否与当前加入的元素的hash值相同？并且key相同(同一个对象)或者用equals比较后相同
e = p;
if (e != null) { // existing mapping for key
    V oldValue = e.value;
    if (!onlyIfAbsent || oldValue == null)
        e.value = value;
    afterNodeAccess(e);
    return oldValue;
//会替换原来的旧值，并返回旧值

而如果是加入的对象，那么此时set集合中有两个dog对象

set.add(new Dog("Jack", 1));
set.add(new Dog("Jack", 1));

如果重写了Dog类中的equals和hash方法，再想要加入这两个对象时，就只能加入一个，因为hash值相同，并且equals判断也相等

@Override
public boolean equals(Object o) {
    if (this == o) return true;
    if (o == null || getClass() != o.getClass()) return false;
    Dog dog = (Dog) o;
    return age == dog.age && Objects.equals(name, dog.name);
}

@Override
public int hashCode() {
    return Objects.hash(name, age);
}

第一种扩容机制，当加入第13个元素的时候会触发，那么table扩大一倍，threshold扩大一倍

if (++size > threshold)
    resize();

第二种扩容机制，当table数组的某个i的位置达到了长度为8时。再往后添加一个元素后会触发扩容机制，table容量变为32，threshold变为24，再往后添加一个元素时会使table容量变为64，threshold变为48，而再添加元素时，这个i位置的链表会变成红黑树，即同一条链表上添加了11个元素以后会进行树化，转成红黑树
在Dog类中增加了以下方法使其挂在一条链表上，去掉了重写的equals方法

@Override
public int hashCode() {
    return 100;
}

结论：最终得出HashSet即等同于HashMap