Aloita Java Collections Frameworkin käyttö

JDK 1.2 esittelee uuden objektikokoelmakehyksen, nimeltään Java Collections Framework. "Voi ei", huokaat, "ei toista sovellusliittymää, ei muuta opittavaa kehystä!" Mutta odota, ennen kuin käännyt pois, kuulkaa minut: Kokoelmat-kehys on vaivannäönne ja hyötyy ohjelmoinnistanne monin tavoin. Kolme suurta hyötyä tulee heti mieleen:

• Se lisää dramaattisesti kokoelmien luettavuutta tarjoamalla vakiosarjan liitäntöjä, joita monet ohjelmoijat voivat käyttää monissa sovelluksissa.
• Se tekee koodistasi joustavamman antamalla sinun siirtää ja palauttaa rajapintoja konkreettisten luokkien sijaan, yleistämällä koodisi sen sijaan, että lukitsisit sen.
• Se tarjoaa monia erityisiä käyttöliittymien toteutuksia, joiden avulla voit valita kokoelman, joka sopii parhaiten ja tarjoaa parhaan suorituskyvyn tarpeisiisi.

Ja se on vain aloittelijoille.

Kierros kehyksessä alkaa yleiskatsauksella eduista, joita se tarjoaa esineiden sarjaan tallennettaessa. Kuten pian huomaat, koska vanhat työhevosesi ystäväsi Hashtable ja Vektori tukea uutta sovellusliittymää, ohjelmat ovat yhtenäisiä ja ytimekkäitä - jotain sinä ja kehittäjät, jotka käyttävät koodiasi, varmasti huutavat.

Alustavan keskustelun jälkeen syvennämme yksityiskohtia.

Java-kokoelmien etu: Yleiskatsaus

Ennen kuin kokoelmat tekivät tervetulleimman debyyttinsä, tavalliset menetelmät Java-objektien ryhmittelemiseksi tapahtuivat taulukon kautta Vektori, ja Hashtable. Kaikilla näillä kolmella kokoelmalla on erilaiset menetelmät ja syntaksit jäsenten käyttämiseen: matriisit käyttävät hakasulkeita ([]), Vektori käyttää elementAt menetelmä ja Hashtable käyttää saada ja laittaa menetelmiä. Nämä erot ovat johtaneet ohjelmoijat pitkään polulle epäjohdonmukaisuuteen omien kokoelmiensa toteuttamisessa - jotkut jäljittelevät Vektori käyttömenetelmät ja jotkut jäljittelevät Luettelointi käyttöliittymä.

Monimutkaisuuden lisäämiseksi suurin osa Vektori menetelmät on merkitty lopullisiksi; eli et voi laajentaa Vektori luokan vastaavanlaisen kokoelman toteuttamiseksi. Voisimme luoda kokoeluluokan, joka näytti a Vektori ja toimi kuin a Vektori, mutta sitä ei voitu siirtää menetelmälle, joka käyttää a Vektori parametrina.

Lopuksi, mikään kokoelmista (taulukko, Vektori tai Hashtable) toteuttaa vakiojäsenen käyttöliittymän. Kun ohjelmoijat kehittivät algoritmeja (kuten lajikkeita) kokoelmien manipuloimiseksi, puhkesi lämmitetty keskustelu siitä, mikä objekti siirretään algoritmille. Jos ohitat matriisin tai a Vektori? Pitäisikö sinun ottaa käyttöön molemmat käyttöliittymät? Keskustele päällekkäisyydestä ja sekaannuksesta.

Onneksi Java Collections Framework korjaa nämä ongelmat ja tarjoaa useita etuja verrattuna kehysten käyttämättä jättämiseen tai Vektori ja Hashtable:

• Käytettävä joukko keräysrajapintoja

  Toteuttamalla yksi perusrajapinnoista - Kokoelma, Aseta, Listatai Kartta - varmistat, että luokkasi noudattaa yhteistä sovellusliittymää ja että siitä tulee säännöllisempi ja helposti ymmärrettävä. Joten riippumatta siitä, otatko käyttöön SQL-tietokannan, värimallien sovittimen tai etäkeskustelusovelluksen, jos otat käyttöön Kokoelma käyttöliittymässä, objektikokoelmasi toiminnot ovat käyttäjillesi hyvin tiedossa. Vakioliitännät myös yksinkertaistavat kokoelmien siirtämistä ja palauttamista luokkamenetelmiin ja palauttavat luokkamenetelmiin ja antavat menetelmien toimia laajemmalla valikoimalla kokoelmia.

• Perusjoukko keräystoteutuksia

  Luotettavien lisäksi Hashtable ja Vektori, jotka on päivitetty Kokoelma käyttöliittymät, uusia kokoelmatoteutuksia on lisätty, mukaan lukien HashSet ja Puujoukko, ArrayList ja LinkedListja HashMap ja Kartta. Olemassa olevan, yleisen toteutuksen käyttäminen tekee koodistasi lyhyemmän ja nopeamman ladata. Olemassa olevan Java Java -koodin ytimen käyttäminen varmistaa myös, että kaikki peruskoodin parannukset parantavat myös koodisi suorituskykyä.

• Muita hyödyllisiä parannuksia

  Jokainen kokoelma palauttaa nyt Iteraattori, parannettu tyyppi Luettelointi joka sallii elementtitoiminnot, kuten lisäämisen ja poistamisen. Iteraattori on "epäonnistunut nopeasti", mikä tarkoittaa, että saat poikkeuksen, jos toinen käyttäjä muuttaa toistamaasi luetteloa. Myös luettelopohjaiset kokoelmat, kuten Vektori palauta a ListIterator jotka mahdollistavat kaksisuuntaisen iteroinnin ja päivityksen.

  Useita kokoelmia (Puujoukko ja PuuKartta) tukee implisiittisesti tilaamista. Käytä näitä luokkia ylläpitääksesi lajiteltu luettelo ilman vaivaa. Löydät pienimmät ja suurimmat elementit tai voit suorittaa binäärisen haun suurten luetteloiden suorituskyvyn parantamiseksi. Voit lajitella muita kokoelmia tarjoamalla kokoelmien vertailumenetelmän (a Vertailija objekti) tai objekti-vertailumenetelmä ( Vertailukelpoinen käyttöliittymä).

  Lopuksi staattinen luokka Kokoelmat tarjoaa muokattavia (vain luku) ja synkronoituja versioita olemassa olevista kokoelmista. Muokkaamattomat luokat auttavat estämään ei-toivotut muutokset kokoelmaan. Kokoelman synkronoitu versio on välttämätön monisäikeisille ohjelmille.

Java Collections Framework on osa Java-ydintä ja sisältyy java.util.collections JDK 1.2 -paketti. Kehys on saatavana myös pakettina JDK 1.1: lle (katso Resurssit).

Huomaa: Kokoelmien JDK 1.1 -versio on nimetty com.sun.java.util.collections. Muista, että 1.1-version kanssa kehitetty koodi on päivitettävä ja käännettävä uudelleen 1.2-versiolle, eikä mitään 1.1-sarjassa sarjoitettuja objekteja voida deserialisoida 1.2-versioon.

Tarkastellaan nyt tarkemmin näitä etuja käyttämällä Java Collections Framework -ohjelmaa jonkin oman koodin avulla.

Hyvä API

Java Collections Frameworkin ensimmäinen etu on johdonmukainen ja säännöllinen API. API on koodattu perusrajapinnoissa, Kokoelma, Aseta, Listatai Kartta. Kokoelma käyttöliittymä sisältää peruskäytön perustoiminnot, kuten jäsenyyden lisäämisen, poistamisen ja testit (suojauksen). Kokoelman toteuttaminen, riippumatta siitä, onko Java Collections Framework tai jokin oma luomuksesi, tukee yhtä näistä rajapinnoista. Koska Collections-kehys on säännöllinen ja johdonmukainen, opit suuren osan kehyksistä yksinkertaisesti oppimalla nämä rajapinnat.

Molemmat Aseta ja Lista toteuttaa Kokoelma käyttöliittymä. Aseta käyttöliittymä on identtinen Kokoelma käyttöliittymä lukuun ottamatta lisämenetelmää, to Array, joka muuntaa a Aseta ja Esine taulukko. Lista käyttöliittymä toteuttaa myös Kokoelma käyttöliittymä, mutta tarjoaa monia käyttöoikeuksia, jotka käyttävät luetteloon kokonaislukuindeksiä. Esimerkiksi, saada, Poistaja aseta kaikki ottavat kokonaisluvun, joka vaikuttaa luettelon indeksoituun elementtiin. Kartta käyttöliittymä ei ole peräisin kokoelmasta, mutta tarjoaa käyttöliittymän, joka on samanlainen kuin kohdassa java.util.Hashtable. Avaimia käytetään arvojen asettamiseen ja saamiseen. Kukin näistä rajapinnoista on kuvattu seuraavissa koodiesimerkkeissä.

Seuraava koodisegmentti osoittaa kuinka suorittaa monia Kokoelma toiminnot HashSet, peruskokoelma, joka toteuttaa Aseta käyttöliittymä. A HashSet on yksinkertaisesti joukko, joka ei salli päällekkäisiä elementtejä eikä järjestä tai sijoita sen elementtejä. Koodi näyttää, miten luot peruskokoelman ja lisäät, poistat ja testaat elementtejä. Koska Vektori tukee nyt Kokoelma käyttöliittymässä, voit myös suorittaa tämän koodin vektorilla, jonka voit testata muuttamalla HashSet vakuutus ja rakentaja a Vektori.

tuo java.util.collections. *; public class CollectionTest {// Statics public static void main (String [] args) {System.out.println ("Kokoelmatesti"); // Luo kokoelma HashSet-kokoelma = new HashSet (); // Merkkijonon lisääminen1 = "Max", dog2 = "Bailey", dog3 = "Harriet"; collection.add (koira1); collection.add (koira2); collection.add (koira3); // Järjestelmän koko.out.println ("Kokoelma luotu" + ", size =" + collection.size () + ", isEmpty =" + collection.isEmpty ()); // Containing System.out.println ("Kokoelma sisältää" + dog3 + ":" + collection.contains (dog3)); // Iteraatio. Iterator tukee hasNext, seuraava, poista System.out.println ("Kokoelman iterointi (lajittelematon):"); Iteraattori iteraattori = collection.iterator (); while (iterator.hasNext ()) System.out.println ("" + iterator.next ()); // Poistetaan collection.remove (dog1); collection.clear (); }} 

Rakennetaan nyt kokoelmien perustietämyksellemme ja tarkastellaan muita käyttöliittymiä ja toteutuksia Java Collections Frameworkissa.

Hyvät konkreettiset toteutukset

Olemme käyttäneet Kokoelma käyttöliittymä konkreettiseen kokoelmaan, HashSet. Tarkastellaan nyt kaikkia Java Collection -kehyksen sisältämiä konkreettisia kokoelmatoteutuksia. (Katso Resurssit-osiosta linkki Sunin Java-viitekehyksen huomautettuihin pääpiirteisiin.)

Asteriksilla (*) merkittyillä toteutuksilla ei ole mitään järkeä tai ne eivät tarjoa pakottavaa syytä toteuttaa. Esimerkiksi a Lista käyttöliittymällä Hash-taulukkoon ei ole mitään järkeä, koska Hash-taulukossa ei ole järjestyskäsitystä. Samoin ei ole Kartta käyttöliittymä linkitetylle luettelolle, koska luettelossa ei ole käsitettä taulukon hausta.

Harjoitellaan nyt Lista käyttöliittymä toimimalla konkreettisissa toteutuksissa, jotka toteuttavat Lista käyttöliittymä, ArrayList, ja LinkedList. Alla oleva koodi on samanlainen kuin edellinen esimerkki, mutta se suorittaa monia Lista toimintaan.

tuo java.util.collections. *; public class ListTest {// Statics public static void main (String [] args) {System.out.println ("Luettelotesti"); // Luo kokoelma ArrayList list = new ArrayList (); // String [] -lelujen lisääminen = {"Kenkä", "Pallo", "Frisbee"}; list.addAll (Arrays.toList (lelut)); // Järjestelmän mitoitus.out.println ("Lista luotu" + ", size =" + list.size () + ", isEmpty =" + list.isEmpty ()); // Iteraatio indeksien avulla. System.out.println ("Lista iterointi (lajittelematon):"); for (int i = 0; i <list.size (); i ++) System.out.println ("" + list.get (i)); // Käänteinen iteraatio käyttäen ListIterator System.out.println ("Luettelon iterointi (käänteinen):"); ListIterator iterator = list.listIterator (list.size ()); while (iterator.hasPrevious ()) System.out.println ("" + iterator.previous ()); // Poistetaan list.remove (0); list.clear (); }} 

Kuten ensimmäisessä esimerkissä, on helppo vaihtaa yksi toteutus toiseen. Voit käyttää a LinkedList sijasta ArrayList yksinkertaisesti muuttamalla viivaa ArrayList rakentaja. Vastaavasti voit käyttää a Vektori, joka tukee nyt Lista käyttöliittymä.

Kun päätät näiden kahden toteutuksen välillä, sinun on harkittava, onko luettelo epävakaa (kasvaa ja kutistuu usein) ja onko pääsy satunnainen vai järjestetty. Omat testit ovat osoittaneet, että ArrayList yleensä parempi kuin LinkedList ja uusi Vektori.

Huomaa, kuinka lisätään elementtejä luetteloon: käytämme addAll menetelmä ja staattinen menetelmä Arrays.toList. Tämä staattinen menetelmä on yksi hyödyllisimmistä hyödyllisyysmenetelmistä kokoelmakehyksessä, koska se sallii minkä tahansa taulukon tarkastelun a-muodossa Lista. Nyt taulukkoa voidaan käyttää missä tahansa a Kokoelma tarvitaan.

Huomaa, että iteroin luettelon läpi indeksoidun käyttöoikeuden kautta, saada, ja ListIterator luokassa. Käänteisen iteraation lisäksi ListIterator luokan avulla voit lisätä, poistaa ja asettaa minkä tahansa elementin luettelosta pisteeseen, johon ListIterator. Tämä lähestymistapa on varsin hyödyllinen suodatettaessa tai päivitettäessä luetteloa elementteittäin.

Viimeinen Java-käyttöjärjestelmän peruskäyttöliittymä on Kartta. Tämä rajapinta toteutetaan kahdella uudella konkreettisella toteutuksella, PuuKartta ja HashMap. PuuKartta on tasapainoinen puun toteutus, joka lajittelee elementit avaimen mukaan.

Valaistaan Kartta käyttöliittymä yksinkertaisella esimerkillä, joka näyttää kuinka lisätä, kysellä ja tyhjentää kokoelma. Tässä esimerkissä käytetään HashMap luokassa, ei ole paljon eroa siitä, miten käytimme Hashtable ennen kokoelmakehyksen debyyttiä. Nyt päivitettäessä Hashtable tukea Kartta käyttöliittymässä, voit vaihtaa rivin, joka välittää HashMap ja korvaa se Hashtable.