Java - 集合类 1

import java.util.ArrayList;   //集合类基本都是在java.util包下定义的

public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("树脂666");
    }
}

public interface Collection<E> extends Iterable<E> {
    //-------这些是查询相关的操作----------

    //获取当前集合中的元素数量
    int size();

    //查看当前集合是否为空
    boolean isEmpty();

    //查询当前集合中是否包含某个元素
    boolean contains(Object o);

    //返回当前集合的迭代器，我们会在后面介绍
    Iterator<E> iterator();

    //将集合转换为数组的形式
    Object[] toArray();

    //支持泛型的数组转换，同上
    <T> T[] toArray(T[] a);

    //-------这些是修改相关的操作----------

    //向集合中添加元素，不同的集合类具体实现可能会对插入的元素有要求，
  	//这个操作并不是一定会添加成功，所以添加成功返回true，否则返回false
    boolean add(E e);

    //从集合中移除某个元素，同样的，移除成功返回true，否则false
    boolean remove(Object o);


    //-------这些是批量执行的操作----------

    //查询当前集合是否包含给定集合中所有的元素
  	//从数学角度来说，就是看给定集合是不是当前集合的子集
    boolean containsAll(Collection<?> c);

    //添加给定集合中所有的元素
  	//从数学角度来说，就是将当前集合变成当前集合与给定集合的并集
  	//添加成功返回true，否则返回false
    boolean addAll(Collection<? extends E> c);

    //移除给定集合中出现的所有元素，如果某个元素在当前集合中不存在，那么忽略这个元素
  	//从数学角度来说，就是求当前集合与给定集合的差集
  	//移除成功返回true，否则false
    boolean removeAll(Collection<?> c);

    //Java8新增方法，根据给定的Predicate条件进行元素移除操作
    default boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) {
        Objects.requireNonNull(filter);
        boolean removed = false;
        final Iterator<E> each = iterator();   //这里用到了迭代器，我们会在后面进行介绍
        while (each.hasNext()) {
            if (filter.test(each.next())) {
                each.remove();
                removed = true;
            }
        }
        return removed;
    }

    //只保留当前集合中在给定集合中出现的元素，其他元素一律移除
  	//从数学角度来说，就是求当前集合与给定集合的交集
  	//移除成功返回true，否则false
    boolean retainAll(Collection<?> c);

    //清空整个集合，删除所有元素
    void clear();


    //-------这些是比较以及哈希计算相关的操作----------

    //判断两个集合是否相等
    boolean equals(Object o);

    //计算当前整个集合对象的哈希值
    int hashCode();

    //与迭代器作用相同，但是是并行执行的，我们会在下一章多线程部分中进行介绍
    @Override
    default Spliterator<E> spliterator() {
        return Spliterators.spliterator(this, 0);
    }

    //生成当前集合的流，我们会在后面进行讲解
    default Stream<E> stream() {
        return StreamSupport.stream(spliterator(), false);
    }

    //生成当前集合的并行流，我们会在下一章多线程部分中进行介绍
    default Stream<E> parallelStream() {
        return StreamSupport.stream(spliterator(), true);
    }
}

//List是一个有序的集合类，每个元素都有一个自己的下标位置
//List中可插入重复元素
//针对于这些特性，扩展了Collection接口中一些额外的操作
public interface List<E> extends Collection<E> {
    ...

    //将给定集合中所有元素插入到当前结合的给定位置上（后面的元素就被挤到后面去了，跟我们之前顺序表的插入是一样的）
    boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c);

    ...

    //Java 8新增方法，可以对列表中每个元素都进行处理，并将元素替换为处理之后的结果
    default void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {
        Objects.requireNonNull(operator);
        final ListIterator<E> li = this.listIterator();  //这里同样用到了迭代器
        while (li.hasNext()) {
            li.set(operator.apply(li.next()));
        }
    }

    //对当前集合按照给定的规则进行排序操作，这里同样只需要一个Comparator就行了
    @SuppressWarnings({"unchecked", "rawtypes"})
    default void sort(Comparator<? super E> c) {
        Object[] a = this.toArray();
        Arrays.sort(a, (Comparator) c);
        ListIterator<E> i = this.listIterator();
        for (Object e : a) {
            i.next();
            i.set((E) e);
        }
    }

    ...

    //-------- 这些是List中独特的位置直接访问操作 --------

    //获取对应下标位置上的元素
    E get(int index);

    //直接将对应位置上的元素替换为给定元素
    E set(int index, E element);

    //在指定位置上插入元素，就跟我们之前的顺序表插入是一样的
    void add(int index, E element);

    //移除指定位置上的元素
    E remove(int index);


    //------- 这些是List中独特的搜索操作 -------

    //查询某个元素在当前列表中的第一次出现的下标位置
    int indexOf(Object o);

    //查询某个元素在当前列表中的最后一次出现的下标位置
    int lastIndexOf(Object o);


    //------- 这些是List的专用迭代器 -------

    //迭代器我们会在下一个部分讲解
    ListIterator<E> listIterator();

    //迭代器我们会在下一个部分讲解
    ListIterator<E> listIterator(int index);

    //------- 这些是List的特殊转换 -------

    //返回当前集合在指定范围内的子集
    List<E> subList(int fromIndex, int toIndex);

    ...
}

public class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements List<E>, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable
{

    //默认的数组容量
    private static final int DEFAULT_CAPACITY = 10;

    ...

    //存放数据的底层数组，这里的transient关键字我们会在后面I/O中介绍用途
    transient Object[] elementData;

    //记录当前数组元素数的
    private int size;

    //这是ArrayList的其中一个构造方法
    public ArrayList(int initialCapacity) {
        if (initialCapacity > 0) {
            this.elementData = new Object[initialCapacity];   //根据初始化大小，创建当前列表
        } else if (initialCapacity == 0) {
            this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
        } else {
            throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                               initialCapacity);
        }
    }
  
    ...
      
    public boolean add(E e) {
        ensureCapacityInternal(size + 1);  // 这里会判断容量是否充足，不充足需要扩容
        elementData[size++] = e;
        return true;
    }

    ...
    
    //默认的列表最大长度为Integer.MAX_VALUE - 8
    //JVM都C++实现中，在数组的对象头中有一个_length字段，用于记录数组的长
    //度，所以这个8就是存了数组_length字段（这个只做了解就行）
    private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;

    private void grow(int minCapacity) {
        int oldCapacity = elementData.length;
        int newCapacity = oldCapacity + (oldCapacity >> 1);   //扩容规则跟我们之前的是一样的，也是1.5倍
        if (newCapacity - minCapacity < 0)    //要是扩容之后的大小还没最小的大小大，那么直接扩容到最小的大小
            newCapacity = minCapacity;
        if (newCapacity - MAX_ARRAY_SIZE > 0)   //要是扩容之后比最大的大小还大，需要进行大小限制
            newCapacity = hugeCapacity(minCapacity);  //调整为限制的大小
        elementData = Arrays.copyOf(elementData, newCapacity);   //使用copyOf快速将内容拷贝到扩容后的新数组中并设定为新的elementData底层数组
    }
}

public static void main(String[] args) {
    List<String> list = new ArrayList<>();   //使用接口的引用来操作具体的集合类实现，是为了方便日后如果我们想要更换不同的集合类实现，而且接口中本身就已经定义了主要的方法，所以说没必要直接用实现类
    list.add("科技与狠活");   //使用add添加元素
  	list.add("上头啊");
    System.out.println(list);   //打印集合类，可以得到一个非常规范的结果
}