Java容器類研究1：Collection

AprilJ 發布于2019-08-15 12:07 / 2554人閱讀

摘要：集合類關系是和的父接口。相等必須是對稱的，約定只能和其它相等，亦然。和接口在中引入，這個單詞是和的合成，用來分割集合以給并行處理提供方便。這些并不立即執行，而是等到最后一個函數，統一執行。

集合類關系：

Collection   
├List   
│├LinkedList   
│├ArrayList   
│└Vector   
│　└Stack   
└Set   
Map  
├Hashtable  
├HashMap   
└WeakHashMap

Collection

java.util.Collection

Collection是List和Set的父接口。它繼承了Iterable接口，所以每個Collection的子類應該是可以迭代訪問其中的元素的。

我注意到一個有意思的函數，該函數在Java1.8中引入。該函數的功能是從集合中刪除所有滿足條件的元素，代碼實現平平無奇，主要是函數有一個default修飾。Java8提供了default讓接口中也可以實現方法體，目的是為了讓開發者在給interface添加新方法時，不必再一一修改實現該接口的類，這些類可以使用默認的方法實現。

    default boolean removeIf(Predicate filter) {
        Objects.requireNonNull(filter);
        boolean removed = false;
        final Iterator each = iterator();
        while (each.hasNext()) {
            if (filter.test(each.next())) {
                each.remove();
                removed = true;
            }
        }
        return removed;
    }

Collection的equals

Collection的equals方法的重寫需要小心謹慎。簡單的使用引用比較還是比較簡單安全的，值比較則會變復雜。相等必須是對稱的，約定List只能和其它List相等，Set亦然。所以你自己實現的Collection類在和List、Set比較時應該返回false，因為即使你定制的Collection可以返回true，但是從List的視角來比較，返回的是false，不滿足對稱性。因此，也無法正確的實現一個既有List接口，又有Set接口的類。

遵照約定，如果你重寫了equals方法，那么你要同時重寫hashCode方法。c1.equals(c2)成立，則c1.hashCode()==c2.hashCode()。

Spliterator和Stream

Spliterator接口在Java8中引入，這個單詞是Split和iterator的合成，用來分割集合以給并行處理提供方便。看個例子：

public class Ripper {
    public static void main(String[] args) {
        Collection numbers = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            numbers.add(i);
        }

        Spliterator sp = numbers.spliterator();
        System.out.println(sp.characteristics()); 
        System.out.println(sp.estimateSize());

        Spliterator sp2=sp.trySplit();
        System.out.println(sp.estimateSize());
        System.out.println(sp2.estimateSize());

        Spliterator sp3=sp.trySplit();
        System.out.println(sp.estimateSize());
        System.out.println(sp3.estimateSize());

        sp3.
    }
}

運行結果：

相較于傳統的iterator，spliterator可以遞歸的對集合進行劃分，每個spliterator管理了原來集合中的部分元素。但是，每個spliterator并不是線程安全的，所以并行處理時，要保證每一個劃分在同一個線程中進行處理。

Collection提供Stream對元素進行流處理，其中用到了spliterator。看個例子：

public class Ripper {
    public static void main(String[] args) {
        Collection numbers = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            numbers.add(i);
        }

        Stream stream = numbers.stream();
        List filterNum=stream.filter(item -> item > 5).collect(Collectors.toList());
        for(Integer i:filterNum){
            System.out.print(i+" ");
        }
        filterNum.set(0,100);
        System.out.println();
        for(Integer i:numbers){
            System.out.print(i+" ");
        }
    }
}

結果：

6 7 8 9 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

集合經過兩步處理，過濾出了所有符合條件的元素。Stream整體處理過程分為兩步：1.Configuration，2.Processing。Filter是Configuration，collect是Processing。還可以看出一點，最后獲取的結果List是一個新建的List，并不和原List共享內存中的元素。

再看一個reduce的例子：

public class Ripper {
    public static void main(String[] args) {
        Collection numbers = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            numbers.add(i);
        }

        Stream stream = numbers.stream();
        int result=stream.reduce(0, (acc, item) -> acc + item);
        System.out.println(result);
    }
}

結果是：45。這是一個求和運算，其中第一個參數0是acc的初始值，acc表示上一步(acc, item) -> acc + item的結果，item是每次從stream中取的值。這些Configuration并不立即執行，而是等到最后一個Processing函數，統一執行。

在Collection中有parallelStream提供并行運算，并且使用了默認的spliterator對集合進行劃分。例子如下：

public class Ripper {
    public static void main(String[] args) {
        Collection numbers = new ArrayList<>();
        for (int i = 0; i < 10; i++) {
            numbers.add(i);
        }

        Stream stream = numbers.parallelStream();
        stream.forEach(item -> System.out.print(item+" "));
        System.out.println();
        stream=numbers.stream();
        stream.forEach(item -> System.out.print(item+" "));
    }
}

結果：

1 2 6 8 0 4 3 5 9 7 
0 1 2 3 4 5 6 7 8 9

可見，并行運算無法保證每個元素被處理的順序。

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