Java集合类：一种强大的工具

作者:课课家教育更新于： 2016-02-18 18:43:15

　　对我来说，集合类属于最强大的一种工具，特别适合在原创编程中使用。大家可能已感觉到我对java 1.1提供的集合多少有点儿失望。因此，看到Java 1.2对集合重新引起了正确的注意后，确实令人非常愉快。这个版本的集合也得到了完全的重新设计(由Sun公司的Joshua Bloch)。我认为新设计的集合是Java 1.2中两项最主要的特性之一(另一项是Swing库)，因为它们极大方便了我们的编程，也使Java变成一种更成熟的编程系统。

　　有些设计使得元素间的结合变得更紧密，也更容易让人理解。例如，许多名字都变得更短、更明确了，而且更易使用;类型同样如此。有些名字进行了修改，更接近于通俗：我感觉特别好的一个是用“反复器”(Inerator)代替了“枚举”(Enumeration)。

　　此次重新设计也加强了集合库的功能。现在新增的行为包括链接列表、队列以及撤消组队(即“双终点队列”)。

　　集合库的设计是相当困难的(会遇到大量库设计问题)。在C++中，STL用多个不同的类来覆盖基础。这种做法比起STL以前是个很大的进步，那时根本没做这方面的考虑。但仍然没有很好地转换到Java里面。结果就是一大堆特别容易混淆的类。在另一个极端，我曾发现一个集合库由单个类构成：colleciton，它同时作为Vector和Hashtable使用。新集合库的设计者则希望达到一种新的平衡：实现人们希望从一个成熟集合库上获得的完整功能，同时又要比STL和其他类似的集合库更易学习和使用。这样得到的结果在某些场合显得有些古怪。但和早期Java库的一些决策不同，这些古怪之处并非偶然出现的，而是以复杂性作为代价，在进行仔细权衡之后得到的结果。这样做也许会延长人们掌握一些库概念的时间，但很快就会发现自己很乐于使用那些新工具，而且变得越来越离不了它。

　　新的集合库考虑到了“容纳自己对象”的问题，并将其分割成两个明确的概念：

　　(1) 集合(Collection)：一组单独的元素，通常应用了某种规则。在这里，一个List(列表)必须按特定的顺序容纳元素，而一个Set(集)不可包含任何重复的元素。相反，“包”(Bag)的概念未在新的集合库中实现，因为“列表”已提供了类似的功能。

　　(2) 映射(Map)：一系列“键-值”对(这已在散列表身上得到了充分的体现)。从表面看，这似乎应该成为一个“键-值”对的“集合”，但假若试图按那种方式实现它，就会发现实现过程相当笨拙。这进一步证明了应该分离成单独的概念。另一方面，可以方便地查看Map的某个部分。只需创建一个集合，然后用它表示那一部分即可。这样一来，Map就可以返回自己键的一个Set、一个包含自己值的List或者包含自己“键-值”对的一个List。和数组相似，Map可方便扩充到多个“维”，毋需涉及任何新概念。只需简单地在一个Map里包含其他Map(后者又可以包含更多的Map，以此类推)。

　　Collection和Map可通过多种形式实现，具体由编程要求决定。下面列出的是一个帮助大家理解的新集合示意图：

　　这张图刚开始的时候可能让人有点儿摸不着头脑，但在通读了本章以后，相信大家会真正理解它实际只有三个集合组件：Map，List和Set。而且每个组件实际只有两、三种实现方式(注释⑥)，而且通常都只有一种特别好的方式。只要看出了这一点，集合就不会再令人生畏。

　　⑥：写作本章时，Java 1.2尚处于β测试阶段，所以这张示意图没有包括以后会加入的TreeSet。

　　虚线框代表“接口”，点线框代表“抽象”类，而实线框代表普通(实际)类。点线箭头表示一个特定的类准备实现一个接口(在抽象类的情况下，则是“部分”实现一个接口)。双线箭头表示一个类可生成箭头指向的那个类的对象。例如，任何集合都可以生成一个反复器(Iterator)，而一个列表可以生成一个ListIterator(以及原始的反复器，因为列表是从集合继承的)。

　　致力于容纳对象的接口是Collection，List，Set和Map。在传统情况下，我们需要写大量代码才能同这些接口打交道。而且为了指定自己想使用的准确类型，必须在创建之初进行设置。所以可能创建下面这样的一个List：

　　List x = new LinkedList();

　　当然，也可以决定将x作为一个LinkedList使用(而不是一个普通的List)，并用x负载准确的类型信息。使用接口的好处就是一旦决定改变自己的实施细节，要做的全部事情就是在创建的时候改变它，就象下面这样：

　　List x = new ArrayList();

　　其余代码可以保持原封不动。

　　在类的分级结构中，可看到大量以“Abstract”(抽象)开头的类，这刚开始可能会使人感觉迷惑。它们实际上是一些工具，用于“部分”实现一个特定的接口。举个例子来说，假如想生成自己的Set，就不是从Set接口开始，然后自行实现所有方法。相反，我们可以从AbstractSet继承，只需极少的工作即可得到自己的新类。尽管如此，新集合库仍然包含了足够的功能，可满足我们的几乎所有需求。所以考虑到我们的目的，可忽略所有以“Abstract”开头的类。

　　因此，在观看这张示意图时，真正需要关心的只有位于最顶部的“接口”以及普通(实际)类——均用实线方框包围。通常需要生成实际类的一个对象，将其上溯造型为对应的接口。以后即可在代码的任何地方使用那个接口。下面是一个简单的例子，它用String对象填充一个集合，然后打印出集合内的每一个元素：

　　//: SimpleCollection.java

　　// A simple example using the new Collections

　　package c08.newcollections;

　　import java.util.*;

　　public class SimpleCollection {

　　public static void main(String[] args) {

　　Collection c = new ArrayList();

　　for(int i = 0; i < 10; i++)

　　c.add(Integer.toString(i));

　　Iterator it = c.iterator();

　　while(it.hasNext())

　　System.out.println(it.next());

　　}

　　} ///:~

　　新集合库的所有代码示例都置于子目录newcollections下，这样便可提醒自己这些工作只对于Java 1.2有效。这样一来，我们必须用下述代码来调用程序：

　　java c08.newcollections.SimpleCollection

　　采用的语法与其他程序是差不多的。

　　大家可以看到新集合属于java.util库的一部分，所以在使用时不需要再添加任何额外的import语句。

　　main()的第一行创建了一个ArrayList对象，然后将其上溯造型成为一个集合。由于这个例子只使用了Collection方法，所以从Collection继承的一个类的任何对象都可以正常工作。但ArrayList是一个典型的Collection，它代替了Vector的位置。

　　显然，add()方法的作用是将一个新元素置入集合里。然而，用户文档谨慎地指出add()“保证这个集合包含了指定的元素”。这一点是为Set作铺垫的，后者只有在元素不存在的前提下才会真的加入那个元素。对于ArrayList以及其他任何形式的List，add()肯定意味着“直接加入”。

　　利用iterator()方法，所有集合都能生成一个“反复器”(Iterator)。反复器其实就象一个“枚举”(Enumeration)，是后者的一个替代物，只是：

　　(1) 它采用了一个历史上默认、而且早在OOP中得到广泛采纳的名字(反复器)。

　　(2) 采用了比Enumeration更短的名字：hasNext()代替了hasMoreElement()，而next()代替了nextElement()。

　　(3) 添加了一个名为remove()的新方法，可删除由Iterator生成的上一个元素。所以每次调用next()的时候，只需调用remove()一次。

　　在SimpleCollection.java中，大家可看到创建了一个反复器，并用它在集合里遍历，打印出每个元素。