Java集合为什么设计为：实现类继承了抽象类，同时实现抽象类实现的接口

2022 年 1 月 8 日
筆記
JAVA

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问题

Java集合源码为什么设计为：「实现类继承了抽象类，同时实现抽象类实现的接口？」

看着List 集合的UML图来分析

如图：接口+抽象类都是成对出现，Collection 和 AbstractCollection；List 和 AbstractList。ArrayList 继承了AbstractList，同时实现了List 接口。

再看下其他集合的UML 图，看看是不是也是这样设计的

这样设计的意义

有的人说接口只能使用抽象方法，为了实现公共的方法抽出来用抽象类来实现，提高代码复用性，提高代码质量。

其实不是，第一句就错了，接口同样是可以实现方法，用的关键字是 default。如果真的是为了公共的实现方法抽出来用抽象类来实现，那还不如直接在接口上实现不更好，而且具体的实现类（如：ArrayList）还不用继承抽象类，毕竟继承还是单一的。

List 接口继承了Collection 接口绝大部分方法，并新定义了List 特有的抽象方法，而这些特有的抽象方法都交给了AbstractList 来实现。

抽两个方法来看看

    // AbstractList
    public void add(int index, E element) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

    public E remove(int index) {
        throw new UnsupportedOperationException();
    }

在AbstractList中，这两个方法只是抛了个“不支持的操作异常”，并没有具体的内容。要明白抽象类是多种类的再一次抽象，也就是说具体的实现方法还是要针对不同的类来编写，所以还要看看ArrayList 和 LinkedList 对add(int index, E element)的具体实现

 // ArrayList 
 public void add(int index, E element) {
        rangeCheckForAdd(index);

        ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
        System.arraycopy(elementData, index, elementData, index + 1, size - index);
        elementData[index] = element;
        size++;
    }

 // LinkedList 
 public void add(int index, E element) {
        checkPositionIndex(index);

        if (index == size)
            linkLast(element);
        else
            linkBefore(element, node(index));
    }

可见，这两个方法的实现完全不同（底层数据结构不同），到此应该明白一点了：「List 接口定义个List 特有的规范，AbstractList 对这个规范做了通用实现，而具体实现还是要在具体类里面落实」。但并不是只是为了高复用性、减少代码重复度。

比如：public int indexOf(Object o); 虽然抽象类实现了，但具体类还是重写了这方法，显然不是为了解决代码复用的问题，而是提供了通用实现，具体的还有看具体类使用了什么类型的数据结构，然后在具体类中重写方法定制化的实现。

    // AbstractList
   public int indexOf(Object o) {
        ListIterator<E> it = listIterator();
        if (o==null) {
            while (it.hasNext())
                if (it.next()==null)
                    return it.previousIndex();
        } else {
            while (it.hasNext())
                if (o.equals(it.next()))
                    return it.previousIndex();
        }
        return -1;
    }
    // ArrayList
    public int indexOf(Object o) {
        if (o == null) {
            for (int i = 0; i < size; i++)
                if (elementData[i]==null)
                    return i;
        } else {
            for (int i = 0; i < size; i++)
                if (o.equals(elementData[i]))
                    return i;
        }
        return -1;
    }
    // LinkedList
    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;
    }

意义

1.接口实现的解耦：接口新增或删除方法时，只需在抽象类中做个方法初始实现（对于删除方法可以不做处理），即可避免一个接口变动导致所有实现类都需要更新代码的问题。

2.多态特性的运用，向上转型：ArrayList 、Vector、LinkedList 都可以实现对数据的存储，都可以用List 作为引用（面向接口编程）。

「总结」

提高接口的灵活性：接口只需要按需重写方法；
提高接口的易扩展：接口变动不影响实现类，只需要更改相应的抽象类实现即可；
抽象类和接口的互补：接口规定行为规范，抽象类补充属性和接口实现的解耦。

个人理解，如有不对，还望纠正。

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