详解Java中AbstractMap抽象类

2023-09-15 23:22:06 69

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AbstractMap抽象类实现了一些简单且通用的方法，本身并不难。但在这个抽象类中有两个方法非常值得关注，keySet和values方法源码的实现可以说是教科书式的典范。

抽象类通常作为一种骨架实现，为各自子类实现公共的方法。上一篇我们讲解了Map接口，此篇对AbstractMap抽象类进行剖析研究。

Java中Map类型的数据结构有相当多，AbstractMap作为它们的骨架实现实现了Map接口部分方法，也就是说为它的子类各种Map提供了公共的方法，没有实现的方法各种Map可能有所不同。

抽象类不能通过new关键字直接创建抽象类的实例，但它可以有构造方法。AbstractMap提供了一个protected修饰的无参构造方法，意味着只有它的子类才能访问（当然它本身就是一个抽象类，其他类也不能直接对其实例化），也就是说只有它的子类才能调用这个无参的构造方法。

在Map接口中其内部定义了一个Entry接口，这个接口是Map映射的内部实现用于维护一个key-value键值对，key-value存储在这个Map.Entry中。AbstractMap对这个内部接口进行了实现，一共有两个：一个是可变的SimpleEntry和一个是不可变的SimpleImmutableEntry。

publicstaticclassSimpleEntryimplementsEntry,java.io.Serializable

实现了Map.Entry接口，并且实现了Serializable（可被序列化）。

它的方法比较简单都是取值存值的操作，对于key值的定义是一个final修饰意味着是一个不可变的引用。另外其setValue方法稍微特殊，存入value值返回的并不是存入的值，而是返回的以前的旧值。需要重点学习的是它重写的equals和hashCode方法。

publicbooleanequals(Objecto){
if(!(oinstanceofMap.Entry))//判断参数是否是Map.Entry类型，要equals相等首先得是同一个类型
returnfalse;
Map.Entrye=(Map.Entry)o;//将Object类型强转为Map.Entry类型，这里参数使用“?”而不是“K,V”是因为泛型在运行时类型会被擦除，编译器不知道具体的K,V是什么类型
returneq(key,e.getKey())&&eq(value,e.getValue());//key和value分别调用eq方法进行判断，都返回ture时equals才相等。
}

privatestaticbooleaneq(Objecto1,Objecto2){
returno1==null?o2==null:o1.equals(o2);//这个三目运算符也很简单，只不过需要注意的是尽管这里o1、o2是Object类型，Object类型的equals方法是通过“==”比较的引用，所以不要认为这里有问题，因为在实际中，o1类型有可能是String，尽管被转为了Object，所以此时在调用equals方法时还是调用的String#equals方法。
}

要想正确重写equals方法并能正确使用，通常还需要重写hashCode方法。

publicinthashCode(){
return(key==null?0:key.hashCode())^(value==null?0:value.hashCode());//key和value的值不为null时，将它们的hashCode进行异或运算。
}

publicstaticclassSimpleImmutableEntryimplementsEntry,java.io.SerializableSimpleImmutableEntry

定义为不可变的Entry，其实是事实不可变，因为它不提供setValue方法，在多个线程同时访问时自然不能通过setValue方法进行修改。它相比于SimpleEntry其key和value成员变量都被定义为了final类型。调用setValue方法将会抛出UnsupportedOperationException异常。

它的equals和hashCode方法和SimpleEntry一致。

接下来查看AbstractMap抽象类实现了哪些Map接口中的方法。

publicintsize()

Map中定义了一个entrySet方法，返回的是Map.Entry的Set集合，直接调用Set集合的size方法即是Map的大小。

publicbooleanisEmpty()

调用上面的size方法，等于0即为空。

publicbooleancontainsKey(Objectkey)

这个方法的实现较为简单，通过调用entrySet方法获取Set集合的迭代器遍历Map.Entry，与参数key比较。Map可以存储为null的key值，由于key=null在Map中存储比较特殊（不能计算hashCode值），所以在这里也做了判断参数key是否为空。

publicbooleancontainsValue(Objectvalue)

这个方法实现和containsKey一致。

publicVget(Objectkey)

这个方法实现和上面两个也类似，不同的是上面相等返回boolean，这个方法返回value值。

publicVput(Kkey,Vvalue)

向Map中存入key-value键值对的方法并没有具体实现，会直接抛出一个UnsupportedOperationException异常。

publicVremove(Objectkey)

通过参数key删除Map中指定的key-value键值对。这个方法也很简单，也是通过迭代器遍历Map.Entry的Set集合，找到对应key值，通过调用Iterator#remove方法删除Map.Entry。

publicvoidputAll(Mapm)

这个方法也很简单遍历传入的Map，调用put方法存入就可以了。

publicvoidclear()

调用entrySet方法获取Set集合再调用Set#clear()方法清空。

publicSetkeySet()

返回Mapkey值的Set集合。AbstractMap中定义了一个成员变量“transientSetkeySet”，在JDK7中keySet变量是由volatile修饰的，但在JDK8中并没有使用volatile修饰。在对keySet变量的注释中解释道，访问这些字段的方法本身就没有同步，加上volatile也不能保证线程安全。关于keySet方法的实现就有点意思了。

首先思考该方法是返回key值的Set集合，很自然的能想到一个简单的实现方式，遍历Entry数组取出key值放到Set集合中，类似下面代码：

publicSetkeySet(){
Setks=null;
for(Map.Entryentry:entrySet()){
ks.add(entry.getKey());
}
returnks;
}

这就意味着每次调用keySet方法都会遍历Entry数组，数据量大时效率会大大降低。不得不说JDK源码是写得非常好，它并没有采取遍历的方式。如果不遍历Entry，那又如何知道此时Map新增了一个key-value键值对呢？

答案就是在keySet方法内部重新实现了一个新的自定义Set集合，在这个自定义Set集合中又重写了iterator方法，这里是关键，iterator方法返回Iterator接口，而在这里又重新实现了Iterator迭代器，通过调用entrySet方法再调用它的iterator方法。下面结合代码来分析：

publicSetkeySet(){
Setks=keySet;//定义的transientSetkeySet
if(ks==null){//第一次调用肯定为null，则通过下面代码创建一个Set示例
ks=newAbstractSet(){//创建一个自定义Set
publicIteratoriterator(){//重写Set集合的iterator方法
returnnewIterator(){//重新实现Iterator接口
privateIterator>i=entrySet().iterator();//引用Entry的Set集合Iterator迭代器

publicbooleanhasNext(){
returni.hasNext();//对key值的判断，就是对entry的判断
}

publicKnext(){
returni.next().getKey();//取下一个key值，就是取entry#getKey
}

publicvoidremove(){
i.remove();//删除key值，就是删除entry
}
};
}

publicintsize(){//重写的Set#size方法
returnAbstractMap.this.size();//key值有多少就是整个Map有多大，所以调用本类的size方法即可。这个是内部类，直接使用this关键字代表这个类，应该指明是调用AbstractMap中的size方法，没有this则表示是static静态方法
}

publicbooleanisEmpty(){//重写的Set#isEmpty方法
returnAbstractMap.this.isEmpty();//对是否有key值，就是判断Map是否为空，，所以调用本类的isEmpty方法即可
}

publicvoidclear(){//重写的Set#clear方法
AbstractMap.this.clear();//清空key值，就是清空Map，，所以调用本类的clear方法即可
}

publicbooleancontains(Objectk){//重写Set#contains方法
returnAbstractMap.this.containsKey(k);//判断Set是否包含数据k，就是判断Map中是否包含key值，所以调用本类的containsKey方法即可
}
};
keySet=ks;//将这个自定义Set集合赋值给变量keySet，在以后再次调用keySet方法时，因为keySet不为null，只需直接返回。
}
returnks;

我认为这是一种很巧妙的实现，尽管这个方法是围绕key值，但实际上可以结合Entry来实现，而不用遍历Entry，同时上面提到了调用entrySet#iterator方法，这里则又是模板方法模式的最佳实践。因为entrySet在AbstractMap中并未实现，而是交给了它的子类去完成，但是对于keySet方法却可以对它进行一个“算法骨架”实现，这就是模板方法模式。

publicCollectionvalues()

对于values方法则完全可以参考keySet，两者有着异曲同工之妙，这里为节省篇幅不再赘述。

publicabstractSet>entrySet()

一个抽象方法，交给它的子类去完成，说明这个方法并不是特别“通用”。

publicbooleanequals(Objecto)

Map中规定只有在Map中的每对key-value键值对的key和value都一一对应时他们的equals比较才返回true。在方法中先判断简单的条件，如果引用相等，直接返回true，如果参数o不是Map类型直接返回false，如果两个Map的数量不同也直接返回false。后面才再遍历Entry数组比较Entry中的key和value是否一一对应。方法简单，但这给了我们一个启示，在条件判断中，先判断简单的基本的，再判断复杂的。

publicinthashCode()

重写了Object类的equals方法，重写hashCode也是必须的。AbstractMap对hashCode的实现是将所有Map.Entry（这里就是SimpleEntry或SimpleImmutableEntry）的hashCode值向加，最后得出的总和作为Map的hashCode值。

publicStringtoString()

这个方法没什么好说的，就是取出所有键值对使用StringBuilder对其进行拼接。

protectedObjectclone()throwsCloneNotSupportedException

实现一个浅拷贝，由于是浅拷贝对于变量keySet和values不进行拷贝，防止两个浅拷贝引发的问题。

详解Java中AbstractMap抽象类

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