向大師學習怎樣使用嵌套類
圖1 嵌套類java
如上圖一所示是嵌套類的分類和一些使用策略，主要須要注意的就是，嵌套類主要是爲外部類服務的，最好是僅僅在外部類中使用，如在其餘類中須要使用另一個類的嵌套類，那麼該嵌套類就應該作爲頂級類，而不是嵌套類。node
若是須要使用嵌套類，那麼優秀考慮靜態成員類，能夠參考 effictive java 2版 22節 優先考慮靜態成員類。由於每個非靜態成員類的實例會維護一個外部類的實例，因此有空間和時間的開銷。若是確實須要外部類的實例引用，例如要直接訪問外部類的飛靜態成員變量等，那麼就能夠考慮非靜態成員類。多線程
若是隻須要類的一個實例，而且有預置類型，例如不少繼承Thread的類，或者實現Runnable的類就能夠作成匿名類。若是沒有預置類型就能夠考慮局部類。this
上面講了一些緣由和策略，下面來看一下具體的應用，咱們以LinkedList的源碼爲例，LinkedList也是Josh Block寫的，代碼裏面對於嵌套類使用應該是對嵌套類使用的最佳實踐了。spa
package java.util;
/**
*
* List 和 Deque雙向鏈表的實現
*
*/
public class LinkedList<E>
extends AbstractSequentialList<E>
implements List<E>, Deque<E>, Cloneable, java.io.Serializable
{
//3個成員變量都是transient修飾的，不會被系列化
transient int size = 0;
transient Node<E> first;
transient Node<E> last;
public LinkedList() {
}
public LinkedList(Collection<? extends E> c) {
this();
addAll(c);
}
/**
* 把元素放入雙向鏈表中的第一個位置
*
* 首先構造一個節點（Node），由於是插入在1個節點以前因此它的前一個（prev）節點爲null，
* 後一個節點（succ）就是原來的第一節點f
*/
private void linkFirst(E e) {
final Node<E> f = first;
final Node<E> newNode = new Node<>(null, e, f);
first = newNode;
//f爲null說明原來沒有節點，因此第一個節點也是最後一個節點，last也指向它
if (f == null)
last = newNode;
else
f.prev = newNode;//若是原來鏈表不爲null，新節點（newNode）就是原來第一個節點的前一個（prev）節點
size++;
modCount++;
}
/**
* 把元素放入雙向鏈表中的最後一個位置
*
* 由於是插入在最後一個位置，因此新的節點的前一個節點（prev）就是
* 原來的最後一個節點，後一個節點（succ）爲null
*/
void linkLast(E e) {
final Node<E> l = last;
final Node<E> newNode = new Node<>(l, e, null);
last = newNode;
if (l == null)//若是最後一個節點爲空，說明鏈表原來爲空，新節點既是最後一個也是第一個節點
first = newNode;
else
l.next = newNode;
size++;
modCount++;
}
/**
* 把指定元素插入都指定元素succ以前
*/
void linkBefore(E e, Node<E> succ) {
// assert succ != null;
final Node<E> pred = succ.prev;
final Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, succ);
succ.prev = newNode;//把succ節點的前一個（pred）節點設置爲新節點（newNode）
if (pred == null)//若是succ的原來的前一個節點爲null，說明succ節點是第一個節點
first = newNode;
else
pred.next = newNode; //把新節點的後一個（next）節點設置爲succ
size++;
modCount++;
}
/**
* 移除第一個元素
*/
private E unlinkFirst(Node<E> f) {
// assert f == first && f != null;
final E element = f.item;
final Node<E> next = f.next;
f.item = null;
f.next = null; // help GC
first = next;
if (next == null)
last = null;
else
next.prev = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
/**
* 移除最後一個元素
*/
private E unlinkLast(Node<E> l) {
// assert l == last && l != null;
final E element = l.item;
final Node<E> prev = l.prev;
l.item = null;
l.prev = null; // help GC
last = prev;
if (prev == null)
first = null;
else
prev.next = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
/**
* Unlinks non-null node x.
*/
E unlink(Node<E> x) {
// assert x != null;
final E element = x.item;
final Node<E> next = x.next;
final Node<E> prev = x.prev;
if (prev == null) {
first = next;
} else {
prev.next = next;
x.prev = null;
}
if (next == null) {
last = prev;
} else {
next.prev = prev;
x.next = null;
}
x.item = null;
size--;
modCount++;
return element;
}
/**
* 獲取第一個節點元素O(1)
*
*/
public E getFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return f.item;
}
/**
* 獲取最後一個節點元素O(1)
*
*/
public E getLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return l.item;
}
/**
* 移除第一個元素O(1)
*
*/
public E removeFirst() {
final Node<E> f = first;
if (f == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkFirst(f);
}
/**
* 移除最後一個O(1)
*
*/
public E removeLast() {
final Node<E> l = last;
if (l == null)
throw new NoSuchElementException();
return unlinkLast(l);
}
/**
* 把元素e插入雙向鏈表的第一個位置
* O(1)
*/
public void addFirst(E e) {
linkFirst(e);
}
/**
* 把元素插入雙向鏈表最後一個位置
* O(1)
*
*/
public void addLast(E e) {
linkLast(e);
}
/**
* 檢查是否包含指定元素O(n)
*/
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) != -1;
}
/**
* 返回元素個數
*
*/
public int size() {
return size;
}
/**
* 把元素插入雙向鏈表最後一個位置
* O(1)
*
*/
public boolean add(E e) {
linkLast(e);
return true;
}
/**
*
*
*/
public boolean remove(Object o) {
if (o == null) {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
/**
*
*
*/
public boolean addAll(Collection<? extends E> c) {
return addAll(size, c);
}
/**
*
*
*/
public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
checkPositionIndex(index);
Object[] a = c.toArray();
int numNew = a.length;
if (numNew == 0)
return false;
Node<E> pred, succ;
if (index == size) {
succ = null;
pred = last;
} else {
succ = node(index);
pred = succ.prev;
}
for (Object o : a) {
@SuppressWarnings("unchecked") E e = (E) o;
Node<E> newNode = new Node<>(pred, e, null);
if (pred == null)
first = newNode;
else
pred.next = newNode;
pred = newNode;
}
if (succ == null) {
last = pred;
} else {
pred.next = succ;
succ.prev = pred;
}
size += numNew;
modCount++;
return true;
}
/**
* 幫助GC
*
*/
public void clear() {
// Clearing all of the links between nodes is "unnecessary", but:
// - helps a generational GC if the discarded nodes inhabit
// more than one generation
// - is sure to free memory even if there is a reachable Iterator
for (Node<E> x = first; x != null; ) {
Node<E> next = x.next;
x.item = null;
x.next = null;
x.prev = null;
x = next;
}
first = last = null;
size = 0;
modCount++;
}
/**
* 獲取指定位置的元素
*
*/
public E get(int index) {
checkElementIndex(index);
return node(index).item;
}
/**
*
* 使用指定元素替換指定位置的元素
*/
public E set(int index, E element) {
checkElementIndex(index);
Node<E> x = node(index);
E oldVal = x.item;
x.item = element;
return oldVal;
}
/**
*
* 把指定元素插入都指定位置以前
*
*/
public void add(int index, E element) {
checkPositionIndex(index);
if (index == size)
linkLast(element);
else
linkBefore(element, node(index));
}
/**
* 移除指定位置的元素
*
*/
public E remove(int index) {
checkElementIndex(index);
return unlink(node(index));
}
/**
* 判斷指定元素是否存在
*/
private boolean isElementIndex(int index) {
return index >= 0 && index < size;
}
/**
* 檢查是否但是一個合法的索引或者能夠添加元素的位置
*/
private boolean isPositionIndex(int index) {
return index >= 0 && index <= size;
}
private String outOfBoundsMsg(int index) {
return "Index: "+index+", Size: "+size;
}
private void checkElementIndex(int index) {
if (!isElementIndex(index))
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
private void checkPositionIndex(int index) {
if (!isPositionIndex(index))
throw new IndexOutOfBoundsException(outOfBoundsMsg(index));
}
/**
* 獲取指定位置的節點（Node）
*/
Node<E> node(int index) {
// assert isElementIndex(index);
//簡單二分，size>>1等價於size/2
//若是index值小於元素的一半，就從第一個元素開始查找
//不然就從最後一個位置開始查找
if (index < (size >> 1)) {
Node<E> x = first;
for (int i = 0; i < index; i++)
x = x.next;
return x;
} else {
Node<E> x = last;
for (int i = size - 1; i > index; i--)
x = x.prev;
return x;
}
}
// Search Operations
/**
*
* 查找指定元素的位置 O(n)
*
*/
public int indexOf(Object o) {
int index = 0;
if (o == null) {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (x.item == null)
return index;
index++;
}
} else {
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next) {
if (o.equals(x.item))
return index;
index++;
}
}
return -1;
}
/**
* 查找指定元素的位置 O(n)
*/
public int lastIndexOf(Object o) {
int index = size;
if (o == null) {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
index--;
if (x.item == null)
return index;
}
} else {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
index--;
if (o.equals(x.item))
return index;
}
}
return -1;
}
// Queue operations.
/**
* 獲取第一個元素，可是不刪除
*
*/
public E peek() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
/**
* 獲取第一個元素，可是不刪除
*
*/
public E element() {
return getFirst();
}
/**
* 獲取而且刪除第一個元素
*
*/
public E poll() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
/**
* 獲取而且刪除第一個元素
*
*/
public E remove() {
return removeFirst();
}
/**
* 把指定元素插入到鏈表末尾
*
*/
public boolean offer(E e) {
return add(e);
}
/**
* 把指定元素插入到鏈表開始
*
*/
public boolean offerFirst(E e) {
addFirst(e);
return true;
}
/**
* 把指定元素插入到鏈表末尾
*
*/
public boolean offerLast(E e) {
addLast(e);
return true;
}
/**
* 獲取鏈表中的第一個元素
*
*
*/
public E peekFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : f.item;
}
/**
* 獲取鏈表中的最後一個元素
*
*
*/
public E peekLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : l.item;
}
/**
* 獲取而且刪除鏈表中第一個元素
*
*
*/
public E pollFirst() {
final Node<E> f = first;
return (f == null) ? null : unlinkFirst(f);
}
/**
* 獲取而且刪除鏈表中最後一個元素
*
*
*/
public E pollLast() {
final Node<E> l = last;
return (l == null) ? null : unlinkLast(l);
}
/**
* 把指定元素加入到鏈表開頭O(1)
*/
public void push(E e) {
addFirst(e);
}
/**
* 移除鏈表第一個元素O(1)
*/
public E pop() {
return removeFirst();
}
/**
* 移除鏈表中第一個指定元素
*/
public boolean removeFirstOccurrence(Object o) {
return remove(o);
}
/**
* 移除鏈表中最後一個指定元素
*/
public boolean removeLastOccurrence(Object o) {
if (o == null) {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
if (x.item == null) {
unlink(x);
return true;
}
}
} else {
for (Node<E> x = last; x != null; x = x.prev) {
if (o.equals(x.item)) {
unlink(x);
return true;
}
}
}
return false;
}
/**
* 返回一個迭代器
*/
public ListIterator<E> listIterator(int index) {
checkPositionIndex(index);
return new ListItr(index);
}
/**
* 非靜態成員類，LinkedList迭代器，只是爲LinkedList服務的
* 由於ListItr要使用外部類的非靜態成員變量，須要外部實例的
* 引用，因此使用的是非靜態內部類
*/
private class ListItr implements ListIterator<E> {
private Node<E> lastReturned = null;//迭代器的前一個位置
private Node<E> next;
private int nextIndex;
//在類（ListItr）初始化的時候記錄修改的次數，以便於檢查在迭代過程當中數據有沒有修改
private int expectedModCount = modCount;
ListItr(int index) {
// assert isPositionIndex(index);
next = (index == size) ? null : node(index);//初始化迭代器的開始位置
nextIndex = index;//初始化迭代器的開始索引值
}
public boolean hasNext() {
return nextIndex < size;
}
//把當前位置標記爲前一個位置，而後next指向下一個位置
//下一個索引位置值+1，最後把迭代器當前位置的元素返回
public E next() {
checkForComodification();
if (!hasNext())
throw new NoSuchElementException();
lastReturned = next;
next = next.next;
nextIndex++;
return lastReturned.item;
}
public boolean hasPrevious() {
return nextIndex > 0;
}
public E previous() {
checkForComodification();
if (!hasPrevious())
throw new NoSuchElementException();
lastReturned = next = (next == null) ? last : next.prev;
nextIndex--;
return lastReturned.item;
}
public int nextIndex() {
return nextIndex;
}
public int previousIndex() {
return nextIndex - 1;
}
//把迭代器當前位置的元素移除
public void remove() {
checkForComodification();
if (lastReturned == null)
throw new IllegalStateException();
Node<E> lastNext = lastReturned.next;
unlink(lastReturned);
if (next == lastReturned)
next = lastNext;
else
nextIndex--;
lastReturned = null;
expectedModCount++;
}
public void set(E e) {
if (lastReturned == null)
throw new IllegalStateException();
checkForComodification();
lastReturned.item = e;
}
public void add(E e) {
checkForComodification();
lastReturned = null;
if (next == null)
linkLast(e);
else
linkBefore(e, next);
nextIndex++;
expectedModCount++;
}
//這個的假設是不會在迭代過程當中使用LinkedList的引用修改操做（參考LinkedListTest）
//若是假設成立，那麼只有在多線程中其餘線程修改了LinkedList的實例纔會知足
//modCount != expectedModCount條件，說明產生了髒數據，直接拋出異常
final void checkForComodification() {
if (modCount != expectedModCount)
throw new ConcurrentModificationException();
}
}
/**
*
* 私用靜態內部類，爲外部內LinkedList服務，做爲LinkedList的一個組件
* 做爲一個外部類的成員，外部類就能夠像這樣訪問：
*
* final Node<E> f = first;
* return (f == null) ? null : f.item;
*
*/
private static class Node<E> {
E item;
Node<E> next;
Node<E> prev;
Node(Node<E> prev, E element, Node<E> next) {
this.item = element;
this.next = next;
this.prev = prev;
}
}
public Iterator<E> descendingIterator() {
return new DescendingIterator();
}
/**
* 反向迭代器類
*/
private class DescendingIterator implements Iterator<E> {
private final ListItr itr = new ListItr(size());
public boolean hasNext() {
return itr.hasPrevious();
}
public E next() {
return itr.previous();
}
public void remove() {
itr.remove();
}
}
@SuppressWarnings("unchecked")
private LinkedList<E> superClone() {
try {
return (LinkedList<E>) super.clone();
} catch (CloneNotSupportedException e) {
throw new InternalError();
}
}
/**
* 淺拷貝
*/
public Object clone() {
LinkedList<E> clone = superClone();
// Put clone into "virgin" state
clone.first = clone.last = null;
clone.size = 0;
clone.modCount = 0;
// Initialize clone with our elements
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
clone.add(x.item);
return clone;
}
public Object[] toArray() {
Object[] result = new Object[size];
int i = 0;
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
result[i++] = x.item;
return result;
}
@SuppressWarnings("unchecked")
public <T> T[] toArray(T[] a) {
if (a.length < size)
a = (T[])java.lang.reflect.Array.newInstance(
a.getClass().getComponentType(), size);
int i = 0;
Object[] result = a;
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
result[i++] = x.item;
if (a.length > size)
a[size] = null;
return a;
}
private static final long serialVersionUID = 876323262645176354L;
/**
* 系列化
*/
private void writeObject(java.io.ObjectOutputStream s)
throws java.io.IOException {
// Write out any hidden serialization magic
s.defaultWriteObject();
// Write out size
s.writeInt(size);
// Write out all elements in the proper order.
for (Node<E> x = first; x != null; x = x.next)
s.writeObject(x.item);
}
/**
* 反系列化
*/
@SuppressWarnings("unchecked")
private void readObject(java.io.ObjectInputStream s)
throws java.io.IOException, ClassNotFoundException {
// Read in any hidden serialization magic
s.defaultReadObject();
// Read in size
int size = s.readInt();
// Read in all elements in the proper order.
for (int i = 0; i < size; i++)
linkLast((E)s.readObject());
}
}
import java.util.LinkedList;
import java.util.ListIterator;
public class LinkedListTest {
public static void main(String[] args) {
LinkedList<String> list = new LinkedList<String>();
list.add("a");
list.add("b");
list.add("c");
list.add("d");
list.add("e");
//通常咱們不會像下面這樣使用迭代器，不,是絕對不能
//那麼引發ConcurrentModificationException異常
//就多是其餘線程修改了list的數據了
ListIterator<String> iterator = list.listIterator();
if(iterator.hasNext())
System.out.println(iterator.next());
list.add("f");//在迭代過程當中不能使用得到迭代器的實例來修改數據
if(iterator.hasNext())
System.out.println(iterator.next());
}
}
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