深入浅出Java集合源码解析 文章

在Java编程语言中，集合类库是进行数据存储和操作的重要组成部分。Java集合框架提供了丰富的数据结构，如List、Set、Map等，这些数据结构在开发中得到了广泛的应用。本文将深入浅出地解析Java集合的源码，帮助读者更好地理解其内部实现机制。

一、Java集合概述

Java集合框架主要包括以下几种数据结构：

1.List：有序可重复集合，包括ArrayList、LinkedList、Vector等。 2.Set：无序不可重复集合，包括HashSet、LinkedHashSet、TreeSet等。 3.Map：键值对集合，包括HashMap、LinkedHashMap、TreeMap等。 4.Queue：队列，包括PriorityQueue、LinkedList等。 5.Stack：栈，包括Vector、Stack类等。

二、ArrayList源码解析

1.类定义

`java public class ArrayList<E> extends AbstractList<E> implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, Serializable { private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;

private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;
private transient Object[] elementData;
private int size;

} `

2.构造方法

• 无参构造方法：创建一个空的ArrayList，默认容量为10。
• 带参数的构造方法：创建一个具有指定容量的ArrayList。

3.主要方法

• add(E e)：向ArrayList末尾添加元素。
• get(int index)：获取指定索引位置的元素。
• remove(int index)：删除指定索引位置的元素。

4.扩容机制

当向ArrayList添加元素时，如果数组已满，则会进行扩容操作。扩容操作如下：

• 创建一个新的数组，容量为原数组容量的1.5倍加1。
• 将原数组中的元素复制到新数组中。
• 将新数组的引用赋值给elementData。

三、HashSet源码解析

1.类定义

`java public class HashSet<E> extends AbstractSet<E> implements Set<E>, Cloneable, Serializable { private static final long serialVersionUID = 1330456140231874667L;

private transient HashMap<E, Object> map;
private transient Set<E> mask;
public HashSet() {
    this.map = new HashMap<>();
}

} `

2.主要方法

• add(E e)：将元素添加到HashSet中。
• contains(E e)：判断HashSet中是否包含指定元素。
• remove(E e)：从HashSet中删除指定元素。

3.哈希表原理

HashSet内部使用HashMap实现，HashMap的键存储HashSet中的元素，值始终为PRESENT（一个私有常量）。

四、HashMap源码解析

1.类定义

`java public class HashMap<K, V> extends AbstractMap<K, V> implements Map<K, V>, Cloneable, Serializable { private static final long serialVersionUID = 362498820763181265L;

static class Entry<K, V> implements Map.Entry<K, V> {
    final K key;
    V value;
    Entry<K, V> next;
    int hash;
    public Entry(int h, K k, V v, Entry<K, V> n) {
        value = v;
        next = n;
        key = k;
        hash = h;
    }
    public final K getKey() {
        return key;
    }
    public final V getValue() {
        return value;
    }
    public final V setValue(V newValue) {
        V oldValue = value;
        value = newValue;
        return oldValue;
    }
    public final boolean equals(Object o) {
        if (!(o instanceof Map.Entry)) {
            return false;
        }
        Map.Entry<K, V> e = (Map.Entry<K, V>) o;
        return (key == null ? e.getKey() == null : key.equals(e.getKey())) &&
               (value == null ? e.getValue() == null : value.equals(e.getValue()));
    }
    public final int hashCode() {
        return (key == null ? 0 : key.hashCode()) ^ (value == null ? 0 : value.hashCode());
    }
}
private static final int DEFAULT_INITIAL_CAPACITY = 16;
private static final float DEFAULT_LOAD_FACTOR = 0.75f;
transient Entry<K, V>[] table;
transient int size;
int threshold;
final float loadFactor;

} `

2.主要方法

• put(K key, V value)：将键值对添加到HashMap中。
• get(Object key)：根据键获取对应的值。
• remove(Object key)：根据键删除对应的键值对。

3.哈希表原理

HashMap内部使用数组加链表的方式实现，数组的每个元素都是一个链表的头节点。当插入元素时，根据键的哈希值计算数组的索引，然后将其插入到对应索引位置的链表中。

五、总结

本文通过解析Java集合框架中的ArrayList、HashSet和HashMap的源码，使读者对集合的内部实现机制有了更深入的了解。在实际开发中，正确地选择和使用集合，可以有效地提高程序的性能和可读性。