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Map大家族的那点事儿(2) ：AbstractMap

2018-09-04    来源：importnew

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原文出处： SylvanasSun’s Blog

AbstractMap

AbstractMap是一个抽象类，它是Map接口的一个骨架实现，最小化实现了此接口提供的抽象函数。在Java的Collection框架中基本都遵循了这一规定，骨架实现在接口与实现类之间构建了一层抽象，其目的是为了复用一些比较通用的函数以及方便扩展，例如List接口拥有骨架实现AbstractList、Set接口拥有骨架实现AbstractSet等。

下面我们按照不同的操作类型来看看AbstractMap都实现了什么，首先是查询操作：

package java.util;
import java.util.Map.Entry;
public abstract class AbstractMap<K,V> implements Map<K,V> {

    protected AbstractMap() {
    }
    // Query Operations
    public int size() {
        return entrySet().size();
    }
    // 键值对的集合视图留给具体的实现类实现
    public abstract Set<Entry<K,V>> entrySet();
    public boolean isEmpty() {
        return size() == 0;
    }
    /**
     * 遍历entrySet，然后逐个进行比较。
     */
    public boolean containsValue(Object value) {
        Iterator<Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();
        if (value==null) {
            while (i.hasNext()) {
                Entry<K,V> e = i.next();
                if (e.getValue()==null)
                    return true;
            }
        } else {
            while (i.hasNext()) {
                Entry<K,V> e = i.next();
                if (value.equals(e.getValue()))
                    return true;
            }
        }
        return false;
    }
    /**
     * 跟containsValue()同理，只不过比较的是key。
     */
    public boolean containsKey(Object key) {
        Iterator<Map.Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();
        if (key==null) {
            while (i.hasNext()) {
                Entry<K,V> e = i.next();
                if (e.getKey()==null)
                    return true;
            }
        } else {
            while (i.hasNext()) {
                Entry<K,V> e = i.next();
                if (key.equals(e.getKey()))
                    return true;
            }
        }
        return false;
    }
    /**
     * 遍历entrySet，然后根据key取出关联的value。
     */
    public V get(Object key) {
        Iterator<Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();
        if (key==null) {
            while (i.hasNext()) {
                Entry<K,V> e = i.next();
                if (e.getKey()==null)
                    return e.getValue();
            }
        } else {
            while (i.hasNext()) {
                Entry<K,V> e = i.next();
                if (key.equals(e.getKey()))
                    return e.getValue();
            }
        }
        return null;
    }
}

可以发现这些操作都是依赖于函数entrySet()的，它返回了一个键值对的集合视图，由于不同的实现子类的Entry实现可能也是不同的，所以一般是在内部实现一个继承于AbstractSet且泛型为Map.Entry的内部类作为EntrySet，接下来是修改操作与批量操作：

// Modification Operations
/**
 * 没有提供实现，子类必须重写该方法，否则调用put()会抛出异常。
 */
public V put(K key, V value) {
    throw new UnsupportedOperationException();
}
/**
 * 遍历entrySet，先找到目标的entry，然后删除。
 *（还记得之前说过的吗，集合视图中的操作也会影响到实际数据）
 */
public V remove(Object key) {
    Iterator<Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();
    Entry<K,V> correctEntry = null;
    if (key==null) {
        while (correctEntry==null && i.hasNext()) {
            Entry<K,V> e = i.next();
            if (e.getKey()==null)
                correctEntry = e;
        }
    } else {
        while (correctEntry==null && i.hasNext()) {
            Entry<K,V> e = i.next();
            if (key.equals(e.getKey()))
                correctEntry = e;
        }
    }
    V oldValue = null;
    if (correctEntry !=null) {
        oldValue = correctEntry.getValue();
        i.remove();
    }
    return oldValue;
}
// Bulk Operations
/**
 * 遍历参数m，然后将每一个键值对put到该Map中。
 */
public void putAll(Map<? extends K, ? extends V> m) {
    for (Map.Entry<? extends K, ? extends V> e : m.entrySet())
        put(e.getKey(), e.getValue());
}
/**
 * 清空entrySet等价于清空该Map。
 */
public void clear() {
    entrySet().clear();
}

AbstractMap并没有实现put()函数，这样做是为了考虑到也许会有不可修改的Map实现子类继承它，而对于一个可修改的Map实现子类则必须重写put()函数。

AbstractMap没有提供entrySet()的实现，但是却提供了keySet()与values()集合视图的默认实现，它们都是依赖于entrySet()返回的集合视图实现的，源码如下：

/**
 * keySet和values是lazy的，它们只会在第一次请求视图时进行初始化，
 * 而且它们是无状态的，所以只需要一个实例（初始化一次）。
 */
transient Set<K>        keySet;
transient Collection<V> values;
/**
 * 返回一个AbstractSet的子类，可以发现它的行为都委托给了entrySet返回的集合视图
 * 与当前的AbstractMap实例，所以说它自身是无状态的。
 */
public Set<K> keySet() {
    Set<K> ks = keySet;
    if (ks == null) {
        ks = new AbstractSet<K>() {
            public Iterator<K> iterator() {
                return new Iterator<K>() {
                    private Iterator<Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();
                    public boolean hasNext() {
                        return i.hasNext();
                    }
                    public K next() {
                        return i.next().getKey();
                    }
                    public void remove() {
                        i.remove();
                    }
                };
            }
            public int size() {
                return AbstractMap.this.size();
            }
            public boolean isEmpty() {
                return AbstractMap.this.isEmpty();
            }
            public void clear() {
                AbstractMap.this.clear();
            }
            public boolean contains(Object k) {
                return AbstractMap.this.containsKey(k);
            }
        };
        keySet = ks;
    }
    return ks;
}
/**
 * 与keySet()基本一致，唯一的区别就是返回的是AbstractCollection的子类，
 * 主要是因为value不需要保持互异性。
 */
public Collection<V> values() {
    Collection<V> vals = values;
    if (vals == null) {
        vals = new AbstractCollection<V>() {
            public Iterator<V> iterator() {
                return new Iterator<V>() {
                    private Iterator<Entry<K,V>> i = entrySet().iterator();
                    public boolean hasNext() {
                        return i.hasNext();
                    }
                    public V next() {
                        return i.next().getValue();
                    }
                    public void remove() {
                        i.remove();
                    }
                };
            }
            public int size() {
                return AbstractMap.this.size();
            }
            public boolean isEmpty() {
                return AbstractMap.this.isEmpty();
            }
            public void clear() {
                AbstractMap.this.clear();
            }
            public boolean contains(Object v) {
                return AbstractMap.this.containsValue(v);
            }
        };
        values = vals;
    }
    return vals;
}

它还提供了两个Entry的实现类：SimpleEntry与SimpleImmutableEntry，这两个类的实现非常简单，区别也只是前者是可变的，而后者是不可变的。

private static boolean eq(Object o1, Object o2) {
    return o1 == null ? o2 == null : o1.equals(o2);
}
public static class SimpleEntry<K,V>
    implements Entry<K,V>, java.io.Serializable
{
    private static final long serialVersionUID = -8499721149061103585L;
    private final K key;
    private V value;
    public SimpleEntry(K key, V value) {
        this.key   = key;
        this.value = value;
    }
    public SimpleEntry(Entry<? extends K, ? extends V> entry) {
        this.key   = entry.getKey();
        this.value = entry.getValue();
    }
    public K getKey() {
        return key;
    }
    public V getValue() {
        return value;
    }
    public V setValue(V value) {
        V oldValue = this.value;
        this.value = value;
        return oldValue;
    }
    public boolean equals(Object o) {
        if (!(o instanceof Map.Entry))
            return false;
        Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
        return eq(key, e.getKey()) && eq(value, e.getValue());
    }
    public int hashCode() {
        return (key   == null ? 0 :   key.hashCode()) ^
               (value == null ? 0 : value.hashCode());
    }
    public String toString() {
        return key + "=" + value;
    }
}
/**
 * 它与SimpleEntry的区别在于它是不可变的，value被final修饰，并且不支持setValue()。
 */
public static class SimpleImmutableEntry<K,V>
    implements Entry<K,V>, java.io.Serializable
{
    private static final long serialVersionUID = 7138329143949025153L;
    private final K key;
    private final V value;
    public SimpleImmutableEntry(K key, V value) {
        this.key   = key;
        this.value = value;
    }
    public SimpleImmutableEntry(Entry<? extends K, ? extends V> entry) {
        this.key   = entry.getKey();
        this.value = entry.getValue();
    }
    public K getKey() {
        return key;
    }
    public V getValue() {
        return value;
    }
    public V setValue(V value) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }
    public boolean equals(Object o) {
        if (!(o instanceof Map.Entry))
            return false;
        Map.Entry<?,?> e = (Map.Entry<?,?>)o;
        return eq(key, e.getKey()) && eq(value, e.getValue());
    }
    public int hashCode() {
        return (key   == null ? 0 :   key.hashCode()) ^
               (value == null ? 0 : value.hashCode());
    }
    public String toString() {
        return key + "=" + value;
    }
}

我们通过阅读上述的源码不难发现，AbstractMap实现的操作都依赖于entrySet()所返回的集合视图。剩下的函数就没什么好说的了，有兴趣的话可以自己去看看。

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