Java如何阅读源码阅读jdk源码

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mob64ca14196783 2024-01-24 12:57:05

文章标签 Java如何阅读源码 java 编程语言 android jvm 文章分类 Java 后端开发

1. 前言

之前断断续续读过一部分 JDK 常用类的源码，这里想把过程中的一些心得和方法记录下来，如果能帮到需要的小伙伴就再好不过了！

本文主要分享一下我的阅读工具和阅读顺序。

PS: 由于当前主流使用的 JDK 版本仍是 1.8，因此源码阅读主要是 1.8 版本，有些地方可以参考 1.7（面试可能问到）。

2. 工具

工欲善其事，必先利其器。

需要的工具不多，IDE + Google 翻译足够了。

使用 IDE 的主要目的是可以写一些测试代码以便跟踪调试。这个还是很有必要的，跟进代码的执行流程更容易理解它的实现原理。

直接在 IDE 打开源码文件，源码中的注释通常很详细，遇到不懂的地方 Google 翻译一下。也可以加上官方文档，其实源码里面注释跟文档是一样的，有些地方可能更详细，只不过官方文档排版更漂亮一些。

JDK 1.8 官方文档链接：https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/

当然，阅读的先后顺序也很重要，下面介绍下我的阅读顺序。

3. 阅读顺序

3.1 整体顺序

JDK 中的代码非常多，不可能、也没必要全部读完，因此要有的放矢。从整体上来讲，顺序大概是：

集合框架类

主要包括 Collection、Map、Queue 等组成的一系列常用类和接口，包括 ArrayList、LinkedList、HashMap 等。
这部分内容日常开发使用较多，而且面试高频出现，因此可以先从这里入手。

并发包

即 java.util.concurrent (J.U.C) 包下的常用类，包括 ReentrantLock、ThreadPoolExecutor、AQS 等。
该部分提供了并发编程的常用工具类，也是面试高频。

其他常用类

例如 ThreadLocal、String、StringBuilder、StringBuffer 等。

整体概览如下：

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具体到某一个类，如何去阅读它的源码实现呢？下面继续介绍。

3.2 具体顺序

3.2.1 类和接口

如何阅读一个类的源码呢？主要步骤大概是：

先读接口代码。包括接口说明文档、各个方法的定义和说明文档。
再去读实现类的主要方法实现，通常有以下两条主线入口：

构造方法
常用方法

在 Java 中，接口通常意味着是一种“标准”、或者“协议”。一个接口可以有多个实现类，它们都会按照接口的这种标准来实现接口的各个方法。因此，理解了一个方法的定义，再去看它的实现会更容易理解。

下面以常用的 ArrayList 为例，分析如何去阅读它的源码。

3.2.2 ArrayList 源码分析

首先看下 ArrayList 的继承结构：

Java如何阅读源码阅读jdk源码_jvm_02

可以看到它实现了很多接口，其中三个接口 Cloneable、RandomAccess、Serializable 都是空的，可以暂时忽略。主要去看 Iterable、Collection 以及 List 接口的方法定义。

Iterable 接口：

Java如何阅读源码阅读jdk源码_android_03

Collection 接口：

Java如何阅读源码阅读jdk源码_编程语言_04

List 接口：

Java如何阅读源码阅读jdk源码_jvm_05

看起来方法挺多，其实不少都是我们平时会用到的，大部分理解起来并不困难，而且方法也都有注释。这部分难度不大。

接下来根据前面提到的两条主线入口，分析 ArrayList 的源码如何阅读。

构造器

分析一个类的源码时，构造器通常是一个好的切入点。比如 ArrayList 的三个构造器如下：

public ArrayList() {
    this.elementData = DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA;
}

public ArrayList(int initialCapacity) {
    if (initialCapacity > 0) {
        this.elementData = new Object[initialCapacity];
    } else if (initialCapacity == 0) {
        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
    } else {
        throw new IllegalArgumentException("Illegal Capacity: "+
                                           initialCapacity);
    }
}

public ArrayList(Collection<? extends E> c) {
    elementData = c.toArray();
    if ((size = elementData.length) != 0) {
        // c.toArray might (incorrectly) not return Object[] (see 6260652)
        if (elementData.getClass() != Object[].class)
            elementData = Arrays.copyOf(elementData, size, Object[].class);
    } else {
        // replace with empty array.
        this.elementData = EMPTY_ELEMENTDATA;
    }
}

构造器中有不少成员变量，比如 elementData、EMPTY_ELEMENTDATA、DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA 等，继续跟进这几个变量：

private static final Object[] EMPTY_ELEMENTDATA = {};

private static final Object[] DEFAULTCAPACITY_EMPTY_ELEMENTDATA = {};

transient Object[] elementData; // non-private to simplify nested class access

由此可以得知，当我们写了 new ArrayList() 时，它的内部到底做了些什么。

常用方法

除了构造器，常用方法也是一个主要的入口，比如 add、remove 等。

add 方法实现：

public boolean add(E e) {
    ensureCapacityInternal(size + 1);  // Increments modCount!!
    elementData[size++] = e;
    return true;
}

private void ensureCapacityInternal(int minCapacity) {
    ensureExplicitCapacity(calculateCapacity(elementData, minCapacity));
}

可以一行行跟进代码，查看 add 方法内部到底做了什么。

其他方法的套路也是如此，不再一一说明。

按照这样一条条主线走下来，就可以对 ArrayList 的实现原理有个整体的认知了。整体部分搞清楚之后，接下来还可以去读一些不太常用的方法，包括剩余的所有部分。