Google Guava Collections 使用介绍

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功能列举

可以说 Java Collections Framework 满足了我们大多数情况下使用集合的要求,但是当遇到一些特殊的情况我们的代码会比较冗长,比较容易出错。Guava Collections 可以帮助你的代码更简短精炼,更重要是它增强了代码的可读性。看看 Guava Collections 为我们做了哪些很酷的事情。

  • Immutable Collections: 还在使用 Collections.unmodifiableXXX() ? Immutable Collections 这才是真正的不可修改的集合
  • Multiset: 看看如何把重复的元素放入一个集合
  • Multimaps: 需要在一个 key 对应多个 value 的时候 , 自己写一个实现比较繁琐 – 让 Multimaps 来帮忙
  • BiMap: java.util.Map 只能保证 key 的不重复,BiMap 保证 value 也不重复
  • MapMaker: 超级强大的 Map 构造类
  • Ordering class: 大家知道用 Comparator 作为比较器来对集合排序,但是对于多关键字排序 Ordering class 可以简化很多的代码
  • 其他特性

当然,如果没有 Guava Collections 你也可以用 Java Collections Framework 完成上面的功能。但是 Guava Collections 提供的这些 API 经过精心设计,而且还有 25000 个单元测试来保障它的质量。所以我们没必要重新发明轮子。接下来我们来详细看看 Guava Collections 的一些具体功能。

Immutable Collections: 真正的不可修改的集合

大家都用过 Collections.unmodifiableXXX() 来做一个不可修改的集合。例如你要构造存储常量的 Set,你可以这样来做 :

 Set<String> set = new HashSet<String>(Arrays.asList(new String[]{"RED", "GREEN"})); 
 Set<String> unmodifiableSet = Collections.unmodifiableSet(set);

这看上去似乎不错,因为每次调 unmodifiableSet.add() 都会抛出一个 UnsupportedOperationException。感觉安全了?慢!如果有人在原来的 set 上 add 或者 remove 元素会怎么样?结果 unmodifiableSet 也是被 add 或者 remove 元素了。而且构造这样一个简单的 set 写了两句长的代码。下面看看 ImmutableSet 是怎么来做地更安全和简洁 :

 ImmutableSet<String> immutableSet = ImmutableSet.of("RED", "GREEN");

就这样一句就够了,而且试图调 add 方法的时候,它一样会抛出 UnsupportedOperationException。重要的是代码的可读性增强了不少,非常直观地展现了代码的用意。如果像之前这个代码保护一个 set 怎么做呢?你可以 :

 ImmutableSet<String> immutableSet = ImmutableSet.copyOf(set);

从构造的方式来说,ImmutableSet 集合还提供了 Builder 模式来构造一个集合 :

 Builder<String>  builder = ImmutableSet.builder(); 
 ImmutableSet<String> immutableSet = builder.add("RED").addAll(set).build();

在这个例子里面 Builder 不但能加入单个元素还能加入既有的集合。

除此之外,Guava Collections 还提供了各种 Immutable 集合的实现:ImmutableList,ImmutableMap,ImmutableSortedSet,ImmutableSortedMap。

Multiset: 把重复的元素放入集合

你可能会说这和 Set 接口的契约冲突,因为 Set 接口的 JavaDoc 里面规定不能放入重复元素。事实上,Multiset 并没有实现 java.util.Set 接口,它更像是一个 Bag。普通的 Set 就像这样 :[car, ship, bike],而 Multiset 会是这样 : [car x 2, ship x 6, bike x 3]。

譬如一个 List 里面有各种字符串,然后你要统计每个字符串在 List 里面出现的次数 :

 Map<String, Integer> map = new HashMap<String, Integer>(); 
 for(String word : wordList){ 
    Integer count = map.get(word); 
    map.put(word, (count == null) ? 1 : count + 1); 
 } 
 //count word “the”
 Integer count = map.get(“the”);

如果用 Multiset 就可以这样 :

 HashMultiset<String> multiSet = HashMultiset.create(); 
 multiSet.addAll(wordList); 
 //count word “the”
 Integer count = multiSet.count(“the”);

这样连循环都不用了,而且 Multiset 用的方法叫 count,显然比在 Map 里面调 get 有更好的可读性。Multiset 还提供了 setCount 这样设定元素重复次数的方法,虽然你可以通过使用 Map 来实现类似的功能,但是程序的可读性比 Multiset 差了很多。

常用实现 Multiset 接口的类有:

  • HashMultiset: 元素存放于 HashMap
  • LinkedHashMultiset: 元素存放于 LinkedHashMap,即元素的排列顺序由第一次放入的顺序决定
  • TreeMultiset:元素被排序存放于TreeMap
  • EnumMultiset: 元素必须是 enum 类型
  • ImmutableMultiset: 不可修改的 Mutiset

看到这里你可能已经发现 Guava Collections 都是以 create 或是 of 这样的静态方法来构造对象。这是因为这些集合类大多有多个参数的私有构造方法,由于参数数目很多,客户代码程序员使用起来就很不方便。而且以这种方式可以返回原类型的子类型对象。另外,对于创建范型对象来讲,这种方式更加简洁。

Multimap: 在 Map 的 value 里面放多个元素

Muitimap 就是一个 key 对应多个 value 的数据结构。看上去它很像 java.util.Map 的结构,但是 Muitimap 不是 Map,没有实现 Map 的接口。设想你对 Map 调了 2 次参数 key 一样的 put 方法,结果就是第 2 次的 value 覆盖了第 1 次的 value。但是对 Muitimap 来说这个 key 同时对应了 2 个 value。所以 Map 看上去是 : {k1=v1, k2=v2,…},而 Muitimap 是 :{k1=[v1, v2, v3], k2=[v7, v8],….}。

举个记名投票的例子。所有选票都放在一个 List<Ticket> 里面,List 的每个元素包括投票人和选举人的名字。我们可以这样写 :

 //Key is candidate name, its value is his voters 
 HashMap<String, HashSet<String>> hMap = new HashMap<String, HashSet<String>>(); 
 for(Ticket ticket: tickets){ 
    HashSet<String> set = hMap.get(ticket.getCandidate()); 
    if(set == null){ 
        set = new HashSet<String>(); 
        hMap.put(ticket.getCandidate(), set); 
    } 
    set.add(ticket.getVoter()); 
 }

我们再来看看 Muitimap 能做些什么 :

 HashMultimap<String, String> map = HashMultimap.create(); 
 for(Ticket ticket: tickets){ 
    map.put(ticket.getCandidate(), ticket.getVoter()); 
 }

就这么简单!

Muitimap 接口的主要实现类有:

  • HashMultimap: key 放在 HashMap,而 value 放在 HashSet,即一个 key 对应的 value 不可重复
  • ArrayListMultimap: key 放在 HashMap,而 value 放在 ArrayList,即一个 key 对应的 value 有顺序可重复
  • LinkedHashMultimap: key 放在 LinkedHashMap,而 value 放在 LinkedHashSet,即一个 key 对应的 value 有顺序不可重复
  • TreeMultimap: key 放在 TreeMap,而 value 放在 TreeSet,即一个 key 对应的 value 有排列顺序
  • ImmutableMultimap: 不可修改的 Multimap

BiMap: 双向 Map

BiMap 实现了 java.util.Map 接口。它的特点是它的 value 和它 key 一样也是不可重复的,换句话说它的 key 和 value 是等价的。如果你往 BiMap 的 value 里面放了重复的元素,就会得到 IllegalArgumentException。

举个例子,你可能经常会碰到在 Map 里面根据 value 值来反推它的 key 值的逻辑:

 for(Map.Entry<User, Address> entry : map.entreSet()){ 
    if(entry.getValue().equals(anAddess)){ 
        return entry.getKey(); 
    } 
 } 
 return null;

如果把 User 和 Address 都放在 BiMap,那么一句代码就得到结果了:

 return biMap.inverse().get(anAddess);

这里的 inverse 方法就是把 BiMap 的 key 集合 value 集合对调,因此 biMap == biMap.inverse().inverse()。

BiMap的常用实现有:

HashBiMap: key 集合与 value 集合都有 HashMap 实现

EnumBiMap: key 与 value 都必须是 enum 类型

ImmutableBiMap: 不可修改的 BiMap

MapMaker: 超级强大的 Map 构造工具

MapMaker 是用来构造 ConcurrentMap 的工具类。为什么可以把 MapMaker 叫做超级强大?看了下面的例子你就知道了。首先,它可以用来构造 ConcurrentHashMap:

 //ConcurrentHashMap with concurrency level 8 
 ConcurrentMap<String, Object> map1 = new MapMaker() 
    .concurrencyLevel(8) 
     .makeMap();

或者构造用各种不同 reference 作为 key 和 value 的 Map:

 //ConcurrentMap with soft reference key and weak reference value 
 ConcurrentMap<String, Object> map2 = new MapMaker() 
    .softKeys() 
    .weakValues() 
    .makeMap();

或者构造有自动移除时间过期项的 Map:

 //Automatically removed entries from map after 30 seconds since they are created 
 ConcurrentMap<String, Object> map3 = new MapMaker() 
    .expireAfterWrite(30, TimeUnit.SECONDS) 
    .makeMap();

或者构造有最大限制数目的 Map:

 //Map size grows close to the 100, the map will evict 
 //entries that are less likely to be used again 
 ConcurrentMap<String, Object> map4 = new MapMaker() 
    .maximumSize(100) 
    .makeMap();

或者提供当 Map 里面不包含所 get 的项,而需要自动加入到 Map 的功能。这个功能当 Map 作为缓存的时候很有用 :

 //Create an Object to the map, when get() is missing in map 
 ConcurrentMap<String, Object> map5 = new MapMaker() 
    .makeComputingMap( 
      new Function<String, Object>() { 
        public Object apply(String key) { 
          return createObject(key); 
    }});

这些还不是最强大的特性,最厉害的是 MapMaker 可以提供拥有以上所有特性的 Map:

 //Put all features together! 
 ConcurrentMap<String, Object> mapAll = new MapMaker() 
    .concurrencyLevel(8) 
    .softKeys() 
    .weakValues() 
    .expireAfterWrite(30, TimeUnit.SECONDS) 
    .maximumSize(100) 
    .makeComputingMap( 
      new Function<String, Object>() { 
        public Object apply(String key) { 
          return createObject(key); 
     }});

 

Ordering class: 灵活的多字段排序比较器

要对集合排序或者求最大值最小值,首推 java.util.Collections 类,但关键是要提供 Comparator 接口的实现。假设有个待排序的 List<Foo>,而 Foo 里面有两个排序关键字 int a, int b 和 int c:

 Collections.sort(list, new Comparator<Foo>(){    
    @Override    
    public int compare(Foo f1, Foo f2) {    
        int resultA = f1.a – f2.a; 
        int resultB = f1.b – f2.b; 
        return  resultA == 0 ? (resultB == 0 ? f1.c – f2.c : resultB) : resultA;

}});

这看上去有点眼晕,如果用一串 if-else 也好不到哪里去。看看 ComparisonChain 能做到什么 :

 Collections.sort(list, new Comparator<Foo>(){    
    @Override 
    return ComparisonChain.start()  
         .compare(f1.a, f2.a)  
         .compare(f1.b, f2.b) 
         .compare(f1.c, f2.c).result(); 
         }});

如果排序关键字要用自定义比较器,compare 方法也有接受 Comparator 的重载版本。譬如 Foo 里面每个排序关键字都已经有了各自的 Comparator,那么利用 ComparisonChain 可以 :

 Collections.sort(list, new Comparator<Foo>(){    
    @Override 
    return ComparisonChain.start()  
         .compare(f1.a, f2.a, comparatorA)  
         .compare(f1.b, f2.b, comparatorB) 
         .compare(f1.c, f2.c, comparatorC).result(); 
         }});

Ordring 类还提供了一个组合 Comparator 对象的方法。而且 Ordring 本身实现了 Comparator 接口所以它能直接作为 Comparator 使用:

 Ordering<Foo> ordering = Ordering.compound(\
     Arrays.asList(comparatorA, comparatorB, comparatorc)); 
 Collections.sort(list, ordering);

 

其他特性 :

过滤器:利用 Collections2.filter() 方法过滤集合中不符合条件的元素。譬如过滤一个 List<Integer> 里面小于 10 的元素 :

 Collection<Integer>  filterCollection = 
        Collections2.filter(list, new Predicate<Integer>(){ 
    @Override 
    public boolean apply(Integer input) { 
        return input >= 10; 
 }});

当然,你可以自己写一个循环来实现这个功能,但是这样不能保证之后小于 10 的元素不被放入集合。filter 的强大之处在于返回的 filterCollection 仍然有排斥小于 10 的元素的特性,如果调 filterCollection.add(9) 就会得到一个 IllegalArgumentException。

转换器:利用 Collections2.transform() 方法来转换集合中的元素。譬如把一个 Set<Integer> 里面所有元素都转换成带格式的 String 来产生新的 Collection<String>:

 Collection<String>  formatCollection = 
      Collections2.transform(set, new Function<Integer, String>(){ 
    @Override 
    public String apply(Integer input) { 
        return new DecimalFormat("#,###").format(input); 
 }} );

 

下载与使用

这个开源项目发布的 jar 包可以在它的官方网站内(http://code.google.com/p/guava-libraries/downloads/list)找到。其下载的 zip 包中含有 Guava Collections 的 jar 包 guava-r09.jar 及其依赖包 guava-r09-gwt.jar,javadoc,源代码,readme 等文件。使用时只需将 guava-r09.jar 和依赖包 guava-r09-gwt.jar 放入 CLASSPATH 中即可。

如果您使用 Maven 作为构建工具的话可以在 pom.xml 内加入:

 <dependency> 
    <groupId>com.google.guava</groupId> 
    <artifactId>guava</artifactId> 
    <version>r09</version> 
 </dependency>

需要注意的是本文介绍的 Guava r09 需要 1.5 或者更高版本的 JDK。

 

结束语

以上介绍了 Guava Collections 的一些基本的功能特性。你可以从 guava-libraries 的官方网站下载它的 jar 包和它其他的相关文档。如果你使用 Maven 来管理你的项目依赖包,Maven 中央库也提供了它版本的依赖。最后希望 Guava Collections 使你的编程工作更轻松,更有乐趣。

 

HERE is a good explanation on what does Guava do.

The interesting parts I think is

1. Objects, 2. Collections, 3. Precondition 4. String fucntions(join/split) 5. Files.

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