Java容器类研究1：Collection

AprilJ 发布于2019-08-15 12:07 / 2531人阅读

摘要：集合类关系是和的父接口。相等必须是对称的，约定只能和其它相等，亦然。和接口在中引入，这个单词是和的合成，用来分割集合以给并行处理提供方便。这些并不立即执行，而是等到最后一个函数，统一执行。

集合类关系：

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

Collection

java.util.Collection

Collection是List和Set的父接口。它继承了Iterable接口，所以每个Collection的子类应该是可以迭代访问其中的元素的。

我注意到一个有意思的函数，该函数在Java1.8中引入。该函数的功能是从集合中删除所有满足条件的元素，代码实现平平无奇，主要是函数有一个default修饰。Java8提供了default让接口中也可以实现方法体，目的是为了让开发者在给interface添加新方法时，不必再一一修改实现该接口的类，这些类可以使用默认的方法实现。

    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方法的重写需要小心谨慎。简单的使用引用比较还是比较简单安全的，值比较则会变复杂。相等必须是对称的，约定List只能和其它List相等，Set亦然。所以你自己实现的Collection类在和List、Set比较时应该返回false，因为即使你定制的Collection可以返回true，但是从List的视角来比较，返回的是false，不满足对称性。因此，也无法正确的实现一个既有List接口，又有Set接口的类。

遵照约定，如果你重写了equals方法，那么你要同时重写hashCode方法。c1.equals(c2)成立，则c1.hashCode()==c2.hashCode()。

Spliterator和Stream

Spliterator接口在Java8中引入，这个单词是Split和iterator的合成，用来分割集合以给并行处理提供方便。看个例子：

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.
    }
}

运行结果：

相较于传统的iterator，spliterator可以递归的对集合进行划分，每个spliterator管理了原来集合中的部分元素。但是，每个spliterator并不是线程安全的，所以并行处理时，要保证每一个划分在同一个线程中进行处理。

Collection提供Stream对元素进行流处理，其中用到了spliterator。看个例子：

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+" ");
        }
    }
}

结果：

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

集合经过两步处理，过滤出了所有符合条件的元素。Stream整体处理过程分为两步：1.Configuration，2.Processing。Filter是Configuration，collect是Processing。还可以看出一点，最后获取的结果List是一个新建的List，并不和原List共享内存中的元素。

再看一个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);
    }
}

结果是：45。这是一个求和运算，其中第一个参数0是acc的初始值，acc表示上一步(acc, item) -> acc + item的结果，item是每次从stream中取的值。这些Configuration并不立即执行，而是等到最后一个Processing函数，统一执行。

在Collection中有parallelStream提供并行运算，并且使用了默认的spliterator对集合进行划分。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+" "));
    }
}

结果：

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

可见，并行运算无法保证每个元素被处理的顺序。

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