Java基礎系列（四十）：集合之AbstractCollection
阿新 • • 發佈：2018-12-01
前言
（PS：上週由於準備自考，更新延誤了一些，見諒！）
AbstractCollection類是Collection介面的一個實現類，它只是為了給我們提供了一些最基礎的介面的實現，在實際的應用中，我們並不會去使用這個類來封裝一些資訊，接下來我們首先去看一下這個類的繼承關係圖。
結構圖
由此可以看出AbStractCollection只是實現了Collection介面，並沒有實現或者繼承其他的類或者介面。接下來，我們來看一下這個類的原始碼，看看會有什麼收穫。
原始碼
package java.util;
//TAG 1
public abstract class TAG 1 ：
從關鍵字abstract可以看出這個類是一個抽象類，這個類只是實現了一部分的介面，還遺留了一部分介面需要我們在子類中去實現。
TAG 2 ：
isEmpty()方法通過size()介面是否等於0來判斷，而size()介面的實現交給了更為具體的集合類去實現。
TAG 3 ：
contains()，remove()，containsAll()，addAll()，removeAll()，retainAll()，clear()，toString()這些方法我們通過閱讀原始碼可以知道，都是通過迭代器來實現的，其中有一些方法使用了增強for迴圈，但其實編譯器會將增強for迴圈編譯為使用迭代器的遍歷操作。
TAG 4 :
陣列作為一個物件，需要一定的記憶體儲存物件頭資訊，物件頭資訊最大佔用記憶體不可超過8 byte。
TAG 5 :
finishToArray(T[] r, Iterator<?> it)方法用於陣列擴容，當陣列索引指向最後一個元素+1時，對陣列進行擴容：即建立一個大小為（cap + cap/2 +1）的陣列，然後將原陣列的內容複製到新陣列中。擴容前需要先判斷是否陣列長度是否溢位。這裡的迭代器是從上層的方法（toArray(T[] t)）傳過來的，並且這個迭代器已執行了一部分，而不是從頭開始迭代的
TAG 6 ：
hugeCapacity(int minCapacity)方法用來判斷該容器是否已經超過了該集合類預設的最大值即（Integer.MAX_VALUE -8），一般我們用到這個方法的時候比較少，後面我們會在ArrayList類的學習中，看到ArrayList動態擴容用到了這個方法。
TAG 7 ：
這裡的add(E)方法預設丟擲了一個異常，為什麼這樣去定義呢？而不是直接定義為抽象方法？
如果我們想修改一個不可變的集合時，丟擲 UnsupportedOperationException 是正常的行為，比如當你用 Collections.unmodifiableXXX() 方法對某個集合進行處理後，再呼叫這個集合的修改方法（add,remove,set…），都會報這個錯。因此 AbstractCollection.add(E) 丟擲這個錯誤是準從標準。
而之所以沒有定義為抽象方法，是因為可能有很多地方用不到這個方法，用不到還必須實現，這豈不是讓人很困惑麼。（PS：參考自拭心）
toArray詳解
在這個類中，我們需要詳細瞭解的方法是toArray，正如其名，它可以把一個集合轉換為陣列，可以看到toArray方法分為了兩種引數的方法：
/**
* 分配了一個等大空間的陣列，然後依次對陣列元素進行賦值
*/
public Object[] toArray() {
//新建等大的陣列
Object[] r = new Object[size()];
Iterator<E> it = iterator();
for (int i = 0; i < r.length; i++) {
//判斷是否遍歷結束，以防多執行緒操作的時候集合變得更小
if (! it.hasNext())
return Arrays.copyOf(r, i);
r[i] = it.next();
}
//判斷是否遍歷未結束，以防多執行緒操作的時候集合變得更大，進行擴容
return it.hasNext() ? finishToArray(r, it) : r;
}
/**
* 泛型方法的`toArray(T[] a)`方法在處理裡，會先判斷引數陣列的大小，
* 如果空間足夠就使用引數作為元素儲存，如果不夠則新分配一個。
* 在迴圈中的判斷也是一樣，如果引數a能夠儲存則返回a,如果不能再新分配。
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
public <T> T[] toArray(T[] a) {
int size = size();
//當陣列a的長度大於等於a，直接將a賦予給r，否則使用反射API獲取一個長度為size的陣列
T[] r = a.length >= size ? a :
(T[])java.lang.reflect.Array
.newInstance(a.getClass().getComponentType(), size);
Iterator<E> it = iterator();
for (int i = 0; i < r.length; i++) {
//判斷是否遍歷結束
if (! it.hasNext()) {
//如果 a == r，將r的每項值賦空，並將a返回
if (a == r) {
r[i] = null;
} else if (a.length < i) {
//如果a的長度小於r，直接呼叫Arrays.copyOf進行復制獲取一個新的陣列
return Arrays.copyOf(r, i);
} else {
System.arraycopy(r, 0, a, 0, i);
if (a.length > i) {
a[i] = null;
}
}
return a;
}
//如果遍歷結束，將迭代器獲取的值賦給r
r[i] = (T)it.next();
}
//判斷是否遍歷未結束，以防多執行緒操作的時候集合變得更大，進行擴容
return it.hasNext() ? finishToArray(r, it) : r;
}
/**
* 設定該容器的最大值
*/
private static final int MAX_ARRAY_SIZE = Integer.MAX_VALUE - 8;
/**
* 用於動態擴容
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
private static <T> T[] finishToArray(T[] r, Iterator<?> it) {
int i = r.length;
while (it.hasNext()) {
int cap = r.length;
if (i == cap) {
int newCap = cap + (cap >> 1) + 1;
if (newCap - MAX_ARRAY_SIZE > 0)
newCap = hugeCapacity(cap + 1);
r = Arrays.copyOf(r, newCap);
}
r[i++] = (T)it.next();
}
return (i == r.length) ? r : Arrays.copyOf(r, i);
}
private static int hugeCapacity(int minCapacity) {
if (minCapacity < 0) // overflow
throw new OutOfMemoryError
("Required array size too large");
return (minCapacity > MAX_ARRAY_SIZE) ?
Integer.MAX_VALUE :
MAX_ARRAY_SIZE;
}
為了幫助瞭解，我把Arrays.copyOf(r.i)的原始碼也貼出來：
//引數original代表你傳入的需要複製的泛型陣列，newLength複製得到陣列的大小
public static <T> T[] copyOf(T[] original, int newLength) {
return (T[]) copyOf(original, newLength, original.getClass());
}
public static <T,U> T[] copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) {
@SuppressWarnings("unchecked")
T[] copy = ((Object)newType == (Object)Object[].class)
? (T[]) new Object[newLength]
: (T