总体介绍
抽象容器类接口和具体容器类的关系如图所示,顶层包括Collection、List、Set、Queue、Deque和Map6个抽象容器类。
AbstractCollection:实现了Collection接口,被抽象类AbstractList、AbstractSet、AbstractQueue继承,ArrayDeque也继承自AbstractCollection。
AbstractList:父类是AbstractCollection,实现了List接口,被ArrayList、Abstract-SequentialList继承。
AbstractSequentialList:父类是AbstractList,被LinkedList继承。
AbstractMap:实现了Map接口,被TreeMap、HashMap、EnumMap继承。
AbstractSet:父类是AbstractCollection,实现了Set接口,被HashSet、 TreeSet和EnumSet继承。
AbstractQueue:父类是AbstractCollection,实现了Queue接口,被PriorityQueue继承。
本文分别介绍这些抽象类,包括它们提供的基础功能、如何实现、如何进行扩展等。
以AbstractCollection为例
AbstractCollection提供了Collection接口的基础实现,它实现了如下方法:
java
public boolean addAll(Collection<? extends E> c)
public boolean contains(Object o)
public boolean containsAll(Collection<?> c)
public boolean isEmpty()
public boolean remove(Object o)
public boolean removeAll(Collection<?> c)
public boolean retainAll(Collection<?> c)
public void clear()
public Object[] toArray()
public <T> T[] toArray(T[] a)
public String toString()
由于AbstractCollection不知道数据是怎么存储的,它依赖于如下更为基础的方法:
java
public boolean add(E e)
public abstract int size();
public abstract Iterator<E> iterator();
add方法的默认实现是:
java
public boolean add(E e) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
代码抛出"操作不支持"异常,如果子类集合是不可被修改的,这个默认实现就可以了,否则,必须重写add方法。addAll方法的实现就是循环调用add方法。
size方法是抽象方法,子类必须重写。isEmpty方法就是检查size方法的返回值是否为0。toArray方法依赖size方法的返回值分配数组大小。
iterator方法也是抽象方法,它返回一个实现了迭代器接口的对象,子类必须重写。迭代器
定义了三个方法:
java
boolean hasNext();
E next();
void remove();
如果子类集合是不可被修改的,选代器不用实现remove方法,否则,三个方法都必须实现。
除了接口中的方法,Collection接口文档建议,每个Collection接口的实现类都应该提供至少两个标准的构造方法,一个是默认构造方法,另一个接受一个Collection类型的参数。
具体如何通过继承AbstractCollection来实现自定义容器呢?下面通过一个简单的例子来说明。我们使用自己实现的动态数组容器类DynamicArray来实现一个简单的Collection。
java
public class DynamicArray<E> {
//...
public E remove(int index) {
E oldValue = get(index);
int numMoved = size - index - 1;
if(numMoved > 0)
System.arraycopy(elementData, index + 1, elementData, index,
numMoved);
elementData[--size] = null;
return oldValue;
}
public void add(int index, E element) {
ensureCapacity(size + 1);
System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1,
size - index);
elementData[index] = element;
size++;
}
}
基于DynamicArray,再实现一个简单的迭代器类DynamicArrayIterator
java
public class DynamicArrayIterator<E> implements Iterator<E>{
DynamicArray<E> darr;
int cursor;
int lastRet = -1;
public DynamicArrayIterator(DynamicArray<E> darr){
this.darr = darr;
}
@Override
public boolean hasNext() {
return cursor != darr.size();
}
@Override
public E next() {
int i = cursor;
if(i >= darr.size())
throw new NoSuchElementException();
cursor = i + 1;
lastRet = i;
return darr.get(i);
}
@Override
public void remove() {
if(lastRet < 0)
throw new IllegalStateException();
darr.remove(lastRet);
cursor = lastRet;
lastRet = -1;
}
基于DynamicArray和DynamicArrayIterator,通过继承AbstractCollection,我们来实现一个简单的容器类MyCollection。MyCollection提供了两个构造方法,并重写了size、add和iterator方法,这些方法内部使用了DynamicArray和DynamicArrayIterator。
java
public class MyCollection<E> extends AbstractCollection<E> {
DynamicArray<E> darr;
public MyCollection(){
darr = new DynamicArray<>();
}
public MyCollection(Collection<? extends E> c){
this();
addAll(c); }
@Override
public Iterator<E> iterator() {
return new DynamicArrayIterator<>(darr);
}
@Override
public int size() {
return darr.size();
}
@Override
public boolean add(E e) {
darr.add(e);
return true;
}
}