Java源码分析:Guava之不可变集合ImmutableMap的源码分析

遇到过这样的场景,在定义一个static修饰的Map时,使用了大量的put()方法赋值,就类似这样——

public static final Map<String,String> dayMap= new HashMap<>(); static { dayMap.put("Monday","今天上英语课"); dayMap.put("Tuesday","今天上语文课"); dayMap.put("Wednesday","今天上数学课"); dayMap.put("Thursday","今天上音乐课"); dayMap.put("Sunday","今天上编程课"); ...... }

当时,我就在想,是否可以进一步优化下,使得代码看起来更为优雅些,然后,就发现了Google Guava里的有一个类ImmutableMap,通过这个类可以实现类似建造者模式的链式编程,优化后的效果,如下:

public static final Map<String,String> dayMap = ImmutableMap.<String, String>builder() .put("Monday","今天上英语课") .put("Tuesday","今天上语文课") .put("Wednesday","今天上数学课") .put("Thursday","今天上音乐课") .put("Sunday","今天上编程课") .build();
二、ImmutableMap源码分析 那么,这个ImmutableMap究竟是如何实现这样的功能呢?

在Google Guava官方教程中,Immutable前缀的集合被定义为不可变集合,包括ImmutableSet、 ImmutableMap等,何为不可变集合?就是指,在集合创建后,集合里所有的状态在生命周期内都不可再修改了,只能读。

那么,什么是可再修改的呢,像Jdk中的map、list等,创建后,还可以再通过put()或者add()反复新增或者修改,这种就是可再修改的集合。既然是不可再修改集合,是不是就一定不能再修改了呢?也不是,其实,通过反射还是可以被修改的,但这已经不是不可变集合之所以存在的初衷了。

总结一句话是,不可变集合是线程安全的且可当成常量使用的。

接下来,就进入到ImmutableMap内部,可以看到,其实现了Map接口,跟HashMap有点类似地方在于,Map接口都算是他们的基类,都可以实现父类引用指向子类对象,即向上转型。

public abstract class ImmutableMap<K, V> implements Map<K, V>, Serializable {}

这是一个抽象类,若要实现这样调用 ImmutableMap.<String, String>builder(),表面上就可以猜测到<String, String>builder()一定是被static定义的静态方法,进到源码里,发现确实如此——

/** * Returns a new builder. The generated builder is equivalent to the builder * created by the {@link Builder} constructor. */ public static <K, V> Builder<K, V> builder() { return new Builder<K, V>(); }

这个方法的定义对于一些初级程序员而言,可能会觉得很奇怪,其实这个方法格式的本质是这样的 ——

public <T> T method(T t)

这是一种泛型的约定规范,第一个定义一种泛型,表示当前方法有一个范型变量类型,用T表示;第二个T是表示method的返回类型为T。

回过头来看这个builder()方法,就很好理解了,<K, V>是定义一种泛型,表示当前方法的泛型变量,Builder<K, V>表示返回一个泛型变量为<K, V>的对象。

前面定义 ImmutableMap.<String, String>builder(),在这个builder()方法里,就会返回一个new Builder<String, String>()的对象,这个对象通过构造器,初始化了一个大小为ImmutableCollection.Builder.DEFAULT_INITIAL_CAPACITY的数组entries,而这个DEFAULT_INITIAL_CAPACITY的默认值是4。

public static class Builder<K, V> { Comparator<? super V> valueComparator; ImmutableMapEntry<K, V>[] entries; int size; boolean entriesUsed; public Builder() { this(ImmutableCollection.Builder.DEFAULT_INITIAL_CAPACITY); } Builder(int initialCapacity) { this.entries = new ImmutableMapEntry[initialCapacity]; this.size = 0; this.entriesUsed = false; } ...... }

那么问题来了,这个 ImmutableMapEntry<K, V>[] 是什么类型的数组呢?

这个ImmutableMapEntry<K, V>类 ,是继承一个ImmutableEntry<K, V>类 ——

class ImmutableMapEntry<K, V> extends ImmutableEntry<K, V> { static <K, V> ImmutableMapEntry<K, V>[] createEntryArray(int size) { return new ImmutableMapEntry[size]; } ImmutableMapEntry(K key, V value) { super(key, value); checkEntryNotNull(key, value); } }

注意一点, checkEntryNotNull(key, value)做了一个校验,这就意味着,存入的key和value值都不能为空。

static void checkEntryNotNull(Object key, Object value) { if (key == null) { throw new NullPointerException("null key in entry: null=" + value); } else if (value == null) { throw new NullPointerException("null value in entry: " + key + "=null"); } }

在父类ImmutableEntry<K, V>类里,定义了key和value两个泛型变量,可见,当外部调用builder().put(key,value)来存储key-value数据时,其实是将key-value数据存储到ImmutableEntry对象的key与value里。

class ImmutableEntry<K, V> extends AbstractMapEntry<K, V> implements Serializable { final K key; final V value; ...... }

提到ImmutableEntry<K, V>数组来存储key-value数据,就不得不提一下HashMap。

在JDK1.8当中,HashMap是由数组+链表+红黑树组成,它内部的数组是由Node<K,V>[]定义,而这个 Node<K,V> 实现的是Map.Entry<K,V>——

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