java.util包(转贴)

ArrayList是List接口的一个可变长数组实现。实现了所有List接口的操作，并允许存储null值。除了没有进行同步，ArrayList基本等同于Vector。在Vector中几乎对所有的方法都进行了同步，但ArrayList仅对writeObject和readObject进行了同步，其它比如add(Object)、remove(int)等都没有同步。

1.存储
ArrayList使用一个Object的数组存储元素。
private transient Object elementData[];
ArrayList实现了java.io.Serializable接口，这儿的transient标示这个属性不需要自动序列化。下面会在writeObject()方法中详细讲解为什么要这样作。

2.add和remove


    public boolean add(Object o) { 
    ensureCapacity(size + 1);  // Increments modCount!! 
    elementData[size++] = o; 
    return true; 
    } 

注意这儿的ensureCapacity()方法，它的作用是保证elementData数组的长度可以容纳一个新元素。在“自动变长机制”中将详细讲解。

    public Object remove(int index) { 
    RangeCheck(index); 
    modCount++; 
    Object oldValue = elementData[index]; 
    int numMoved = size - index - 1; 
    if (numMoved > 0) 
        System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, 
                 numMoved); 
    elementData[--size] = null; // Let gc do its work 
    return oldValue; 
    } 

RangeCheck()的作用是进行边界检查。由于ArrayList采用一个对象数组存储元素，所以在删除一个元素时需要把后面的元素前移。删除一个元素时只是把该元素在elementData数组中的引用置为null，具体的对象的销毁由垃圾收集器负责。
modCount的作用将在下面的“iterator()中的同步”中说明。
注：在前移时使用了System提供的一个实用方法：arraycopy()，在本例中可以看出System.arraycopy()方法可以对同一个数组进行操作，这个方法是一个native方法，如果对同一个数组进行操作时，会首先把从源部分拷贝到一个临时数组，在把临时数组的元素拷贝到目标位置。

3.自动变长机制
在实例化一个ArrayList时，你可以指定一个初始容量。这个容量就是elementData数组的初始长度。如果你使用：

    ArrayList list = new ArrayList(); 

则使用缺省的容量：10。

    public ArrayList() { 
    this(10); 
    } 

ArrayList提供了四种add()方法，

public boolean add(Object o)

public void add(int index, Object element)

public boolean addAll(Collection c)

public boolean addAll(int index, Collection c)

在每一种add()方法中，都首先调用了一个ensureCapacity(int miniCapacity)方法，这个方法保证elementData数组的长度不小于miniCapacity。ArrayList的自动变长机制就是在这个方法中实现的。

    public void ensureCapacity(int minCapacity) { 
    modCount++; 
    int oldCapacity = elementData.length; 
    if (minCapacity > oldCapacity) { 
        Object oldData[] = elementData; 
        int newCapacity = (oldCapacity * 3)/2 + 1; 
            if (newCapacity < minCapacity) 
        newCapacity = minCapacity; 
        elementData = new Object[newCapacity]; 
        System.arraycopy(oldData, 0, elementData, 0, size); 
    } 
    } 

从这个方法实现中可以看出ArrayList每次扩容，都扩大到原来大小的1.5倍。
每种add()方法的实现都大同小异，下面给出add(Object)方法的实现：

    public boolean add(Object o) { 
    ensureCapacity(size + 1);  // Increments modCount!! 
    elementData[size++] = o; 
    return true; 
    } 


4.iterator()中的同步
在父类AbstractList中定义了一个int型的属性：modCount，记录了ArrayList结构性变化的次数。

    protected transient int modCount = 0; 

在ArrayList的所有涉及结构变化的方法中都增加modCount的值，包括：add()、remove()、addAll()、removeRange()及clear()方法。这些方法每调用一次，modCount的值就加1。
注：add()及addAll()方法的modCount的值是在其中调用的ensureCapacity()方法中增加的。

AbstractList中的iterator()方法（ArrayList直接继承了这个方法）使用了一个私有内部成员类Itr，生成一个Itr对象（Iterator接口）返回：

    public Iterator iterator() { 
    return new Itr(); 
    } 

Itr实现了Iterator()接口，其中也定义了一个int型的属性：expectedModCount，这个属性在Itr类初始化时被赋予ArrayList对象的modCount属性的值。

    int expectedModCount = modCount; 

注：内部成员类Itr也是ArrayList类的一个成员，它可以访问所有的AbstractList的属性和方法。理解了这一点，Itr类的实现就容易理解了。

在Itr.hasNext()方法中：

    public boolean hasNext() { 
        return cursor != size(); 
    } 

调用了AbstractList的size()方法，比较当前光标位置是否越界。

在Itr.next()方法中，Itr也调用了定义在AbstractList中的get(int)方法，返回当前光标处的元素：

    public Object next() { 
        try { 
        Object next = get(cursor); 
        checkForComodification(); 
        lastRet = cursor++; 
        return next; 
        } catch(IndexOutOfBoundsException e) { 
        checkForComodification(); 
        throw new NoSuchElementException(); 
        } 
    } 

注意，在next()方法中调用了checkForComodification()方法，进行对修改的同步检查：

    final void checkForComodification() { 
        if (modCount != expectedModCount) 
        throw new ConcurrentModificationException(); 
    } 

现在对modCount和expectedModCount的作用应该非常清楚了。在对一个集合对象进行跌代操作的同时，并不限制对集合对象的元素进行操作，这些操作包括一些可能引起跌代错误的add()或remove()等危险操作。在AbstractList中，使用了一个简单的机制来规避这些风险。这就是modCount和expectedModCount的作用所在。

5.序列化支持
ArrayList实现了java.io.Serializable接口，所以ArrayList对象可以序列化到持久存储介质中。ArrayList的主要属性定义如下：

private static final long serialVersionUID = 8683452581122892189L;

private transient Object elementData[];

private int size;

可以看出serialVersionUID和size都将自动序列化到介质中，但elementData数组对象却定义为transient了。也就是说ArrayList中的所有这些元素都不会自动系列化到介质中。为什么要这样实现？因为elementData数组中存储的“元素”其实仅是对这些元素的一个引用，并不是真正的对象，序列化一个对象的引用是毫无意义的，因为序列化是为了反序列化，当你反序列化时，这些对象的引用已经不可能指向原来的对象了。所以在这儿需要手工的对ArrayList的元素进行序列化操作。这就是writeObject()的作用。

    private synchronized void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s) 
        throws java.io.IOException{ 
    // Write out element count, and any hidden stuff 
    s.defaultWriteObject(); 
   // Write out array length 
    s.writeInt(elementData.length); 
    // Write out all elements in the proper order. 
    for (int i=0; i<size; i++) 
            s.writeObject(elementData[i]); 
    } 

这样元素数组elementData中的所以元素对象就可以正确地序列化到存储介质了。
对应的readObject()也按照writeObject()方法的顺序从输入流中读取：

    private synchronized void readObject(java.io.ObjectInputStream s) 
        throws java.io.IOException, ClassNotFoundException { 
    // Read in size, and any hidden stuff 
    s.defaultReadObject(); 
    // Read in array length and allocate array 
    int arrayLength = s.readInt(); 
    elementData = new Object[arrayLength]; 
    // Read in all elements in the proper order. 
    for (int i=0; i<size; i++) 
            elementData[i] = s.readObject(); 
    } 

本章介绍Java的实用工具类库java.util包。在这个包中，Java提供了一些实用的方法和数据结构。例如，Java提供日期(Data)类、日历(Calendar)类来产生和获取日期及时间，提供随机数(Random)类产生各种类型的随机数，还提供了堆栈(Stack)、向量(Vector) 、位集合(Bitset)以及哈希表(Hashtable)等类来表示相应的数据结构。
　　 图1.1给出了java.util包的基本层次结构 图。下面我们将具体介绍其中几个重要的类。
　　　　　　　　　　　┌java.util.BitSet
　　　　　　　　　　　│java.util.Calendar
　　　　　　　　　　　│　　　　　　└java.util.GregorianCalendar
　　　　　　　　　　　│java.util.Date
　　　　　　　　　　　│java.util.Dictionary
　　　　　　　　　　　│　　　　　　└java.util.Hashtable
　　　　　　　　　　　│　　　　　　　　　　　　　└java.util.Properties
　　　　　　　　　　　│java.util.EventObject
　　　　　　　　　　　│java.util.ResourceBundle
　　　　　　　┌普通类┤　　　　　　├java.util.ListResourceBundle
　　　　　　　│　　　│　　　　　　└java.util.PropertyResourceBundle
　　　　　　　│　　　│java.util.Local
　　　　　　　│　　　│java.util.Observable
　　　　　　　│　　　│java.util.Random
　　　　　　　│　　　│java.util.StringTokenizer
　　　　　　　│　　　│java.util.Vector
　　　　　　　│　　　│　　　　　　└java.util.Stack
　　Java.util┤　　　└java.util.TimeZone
　　　　　　　│　　　　　　　　　　└java.util.SimpleTimeZone
　　　　　　　│　　　┌java.util.Enumeration
　　　　　　　├接　口┤java.util.EventListener
　　　　　　　│　　　└java.util.Observer
　　　　　　　│　　　┌java.util.EmptyStackException
　　　　　　　└异常类┤java.util.MissingResourceException
　　　　　　　　　　　│java.util.NoSuchElementException
　　　　　　　　　　　└java.util.TooManyListenersException
　　　　　　　 图1.1 java.util包的基本层次结构


1.2 日期类Date

　　Java在日期类中封装了有关日期和时间的信息，用户可以通过调用相应的方法来获取系统时间或设置日期和时间。Date类中有很多方法在JDK1.0公布后已经过时了，在8.3中我们将介绍JDK1.0中新加的用于替代Date的功能的其它类。
　　在日期类中共定义了六种构造函数。
　　(1)public Date()
　　创建的日期类对象的日期时间被设置成创建时刻相对应的日期时间。
　　例 Date today=new Date()；//today被设置成创建时刻相对应的日期时间。
　　(2)public Date (long date)
　　long 型的参数date可以通过调用Date类中的static方法parse(String s)来获得。
　　例 long l=Date.parse("Mon 6 Jan 1997 13:3:00");
　　　　Date day=new Date(l);
　　//day中时间为1997年 1月6号星期一，13:3:00。
　　(3)public Date(String s)
　　按字符串s产生一日期对象。s的格式与方法parse中字符串参数的模式相同。
　　例 Date day=new Date("Mon 6 Jan 1997 13:3:00");
　　//day 中时间为1997年1月6号星期一，13:3:00.
　　(4)public Date(int year,int month,int date)
　　(5)public Date(int year,int month,int date,int hrs,int min)
　　(6)public Date(int year,int month,int date,int hrs,int min,int sec)
　　按给定的参数创建一日期对象。
　　参数说明：
　　year的值为：需设定的年份-1900。例如需设定的年份是1997则year的值应为97，即1997-1900的结果。所以Date中可设定的年份最小为1900；
　　month的值域为0～11，0代表1月，11表代表12月；
　　date的值域在1～31之间；
　　hrs的值域在0～23之间。从午夜到次日凌晨1点间hrs=0，从中午到下午1点间hrs=12；
　　min和sec的值域在0～59之间。
　　例 Date day=new Date(11,3,4);
　　//day中的时间为：04-Apr-11 12:00:00 AM
另外，还可以给出不正确的参数。
　　例　设定时间为1910年2月30日，它将被解释成3月2日。
　　Date day=new Date(10,1,30,10,12,34);
　　System.out.println("Day's date is:"+day);
　　//打印结果为：Day's date is:Web Mar 02 10:13:34 GMT+08:00 1910
　　下面我们给出一些Date类中常用方法。
　　(1)public static long UTC(int year,int month,int date,int hrs. int min,int sec)
　　该方法将利用给定参数计算UTC值。UTC是一种计时体制，与GMT(格林威治时间)的计时体系略有差别。UTC计时体系是基于原子时钟的，而GTMT计时体系是基于天文学观测的。计算中使用的一般为GMT计时体系。
　　(2)public static long parse(String s)
　　该方法将字符串s转换成一个long型的日期。在介绍构造方法Date(long date)时曾使用过这个方法。
　　字符串s有一定的格式，一般为：
　　(星期 日 年 时间GMT+时区)
　　若不注明时区，则为本地时区。
　　(3)public void setMonth(int month)
　　(4)public int getMonth()
　　这两个方法分别为设定和获取月份值。
　　获取的月份的值域为0～11，0代表1月，11代表12月。
　　(5)public String toString()
　　(6)public String toLocalString()
　　(7)public String toGMTString()
　　将给定日期对象转换成不同格式的字符串。它们对应的具体的格式可参看例子8.1。
　　(8)public int getTimezoneOffset()
　　该方法用于获取日期对象的时区偏移量。
　　例8.1中对上面介绍的Date类中的基本方法进行了具体的应用，并打印了相应的结果。由于使用了一些过时的方法，所以编译时会有警告信息。另外，由于本例中的时间表示与平台有关，不同的JDK版本对此处理不完全相同，因此不同版本的JDK执行本例的结果可能有细微差异。
　　例1.1 DateApp.java
　　import java.lang.System;
　　import java.util.Date;
　　public class DateApp{
　　　public static void main(String args[]){
　　　　Date today=new Date();
　　　　//today中的日期被设成创建时刻的日期和时间，假设创建时刻为1997年3月
　　　　//23日17时51分54秒。
　　　　System.out.println("Today's date is "+today);
　　　　//返回一般的时间表示法，本例中结果为
　　　　//Today's date is Fri May 23 17:51:54 1997
　　　　System.out.println("Today's date(Internet GMT)is:"
　　　　　+today.toGMTString());
　　　　//返回结果为GMT时间表示法，本例中结果为
　　　　//Today's date(Internet GMT)is: 23 May 1997 09:51:54:GMT
　　　　System.out.println("Today's date(Locale) is:"
　　　　　+today.toLocaleString());
　　　　//返回结果为本地习惯的时间表示法，结果为
　　　　//Today's date(Locale)is:05/23/97 17:51:54
　　　　System.out.println("Today's year is: "+today.getYear());
　　　　System.out.println("Today's month is: "+(today.getMonth()+1));
　　　　System.out.println("Today's date is: "+today.getDate());
　　　　//调用Date类中方法，获取年月日的值。
　　　　//下面调用了不同的构造方法来创建Date类的对象。
　　　　Date day1=new Date(100,1,23,10,12,34);
　　　　System.out.println("Day1's date is: "+day1);
　　　　Date day2=new Date("Sat 12 Aug 1996 13:3:00");
　　　　System.out.println("Day2's date is: "+day2);
　　　　long l= Date.parse("Sat 5 Aug 1996 13:3:00 GMT+0800");
　　　　Date day3= new Date(l);
　　　　System.out.println("Day3's&n