Google Guava Collections（以下都簡(jiǎn)稱為 Guava Collections）是 Java Collections Framework 的增強(qiáng)和擴(kuò)展。每個(gè) Java 開發(fā)者都會(huì)在工作中使用各種數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，很多情況下 Java Collections Framework 可以幫助你完成這類工作。但是在有些場(chǎng)合你使用了 Java Collections Framework 的 API，但還是需要寫很多代碼來實(shí)現(xiàn)一些復(fù)雜邏輯，這個(gè)時(shí)候就可以嘗試使用 Guava Collections 來幫助你完成這些工作。這些高質(zhì)量的 API 使你的代碼更短，更易于閱讀和修改，工作更加輕松。
對(duì)于理解 Java 開源工具來說，本文讀者至少應(yīng)具備基礎(chǔ)的 Java 知識(shí)，特別是 JDK5 的特性。因?yàn)?Guava Collections 充分使用了范型，循環(huán)增強(qiáng)這樣的特性。作為 Java Collections Framework 的增強(qiáng)，讀者必須對(duì) Java Collections Framework 有清晰的理解，包括主要的接口約定和常用的實(shí)現(xiàn)類。并且 Guava Collections 很大程度上是幫助開發(fā)者完成比較復(fù)雜的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)的操作，因此基礎(chǔ)的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)和算法的知識(shí)也是清晰理解 Guava Collections 的必要條件。
Guava Collections 是 Google 的工程師 Kevin Bourrillion 和 Jared Levy 在著名"20%"時(shí)間寫的代碼。當(dāng)然作為開源項(xiàng)目還有其他的開發(fā)者貢獻(xiàn)了代碼。在編寫的過程中，Java Collections Framework 的作者 Joshua Bloch 也參與了代碼審核和提出建議。目前它已經(jīng)移到另外一個(gè)叫 guava-libraries 的開源項(xiàng)目下面來維護(hù)。
因?yàn)楣δ芟嗨贫矣滞情_源項(xiàng)目，人們很很自然會(huì)把它和 Apache Commons Collections 來做比較。其區(qū)別歸結(jié)起來有以下幾點(diǎn)：
Guava Collections 充分利用了 JDK5 的范型和枚舉這樣的特性，而 Apache Commons Collections 則是基于 JDK1.2。其次 Guava Collections 更加嚴(yán)格遵守 Java Collections Framework 定義的接口契約，而在 Apache Commons Collections 你會(huì)發(fā)現(xiàn)不少違反這些 JDK 接口契約的地方。這些不遵守標(biāo)準(zhǔn)的地方就是出 bug 的風(fēng)險(xiǎn)很高。最后 Guava Collections 處于積極的維護(hù)狀態(tài)，本文介紹的特性都基于目前最新 2011 年 4 月的 Guava r09 版本，而 Apache Commons Collections 最新一次發(fā)布也已經(jīng)是 2008 年了。
可以說 Java Collections Framework 滿足了我們大多數(shù)情況下使用集合的要求，但是當(dāng)遇到一些特殊的情況我們的代碼會(huì)比較冗長(zhǎng)，比較容易出錯(cuò)。Guava Collections 可以幫助你的代碼更簡(jiǎn)短精煉，更重要是它增強(qiáng)了代碼的可讀性。看看 Guava Collections 為我們做了哪些很酷的事情。
當(dāng)然，如果沒有 Guava Collections 你也可以用 Java Collections Framework 完成上面的功能。但是 Guava Collections 提供的這些 API 經(jīng)過精心設(shè)計(jì)，而且還有 25000 個(gè)單元測(cè)試來保障它的質(zhì)量。所以我們沒必要重新發(fā)明輪子。接下來我們來詳細(xì)看看 Guava Collections 的一些具體功能。
大家都用過 Collections.unmodifiableXXX() 來做一個(gè)不可修改的集合。例如你要構(gòu)造存儲(chǔ)常量的 Set，你可以這樣來做 :
Set<String> set = new HashSet<String>(Arrays.asList(new String[]{"RED", "GREEN"})); Set<String> unmodifiableSet = Collections.unmodifiableSet(set);這看上去似乎不錯(cuò)，因?yàn)槊看握{(diào) unmodifiableSet.add() 都會(huì)拋出一個(gè) UnsupportedOperationException。感覺安全了？慢！如果有人在原來的 set 上 add 或者 remove 元素會(huì)怎么樣？結(jié)果 unmodifiableSet 也是被 add 或者 remove 元素了。而且構(gòu)造這樣一個(gè)簡(jiǎn)單的 set 寫了兩句長(zhǎng)的代碼。下面看看 ImmutableSet 是怎么來做地更安全和簡(jiǎn)潔 :
ImmutableSet<String> immutableSet = ImmutableSet.of("RED", "GREEN");就這樣一句就夠了，而且試圖調(diào) add 方法的時(shí)候，它一樣會(huì)拋出 UnsupportedOperationException。重要的是代碼的可讀性增強(qiáng)了不少，非常直觀地展現(xiàn)了代碼的用意。如果像之前這個(gè)代碼保護(hù)一個(gè) set 怎么做呢？你可以 :
ImmutableSet<String> immutableSet = ImmutableSet.copyOf(set);
從構(gòu)造的方式來說，ImmutableSet 集合還提供了 Builder 模式來構(gòu)造一個(gè)集合 :
Builder<String> builder = ImmutableSet.builder(); ImmutableSet<String> immutableSet = builder.add("RED").addAll(set).build();在這個(gè)例子里面 Builder 不但能加入單個(gè)元素還能加入既有的集合。
除此之外，Guava Collections 還提供了各種 Immutable 集合的實(shí)現(xiàn)：ImmutableList，ImmutableMap，ImmutableSortedSet，ImmutableSortedMap。
你可能會(huì)說這和 Set 接口的契約沖突，因?yàn)?Set 接口的 JavaDoc 里面規(guī)定不能放入重復(fù)元素。事實(shí)上，Multiset 并沒有實(shí)現(xiàn) java.util.Set 接口，它更像是一個(gè) Bag。普通的 Set 就像這樣 :[car, ship, bike]，而 Multiset 會(huì)是這樣 : [car x 2, ship x 6, bike x 3]。
譬如一個(gè) List 里面有各種字符串，然后你要統(tǒng)計(jì)每個(gè)字符串在 List 里面出現(xiàn)的次數(shù) :
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 就可以這樣 :
HashMultiset<String> multiSet = HashMultiset.create(); multiSet.addAll(wordList); //count word “the” Integer count = multiSet.count(“the”);
這樣連循環(huán)都不用了，而且 Multiset 用的方法叫 count，顯然比在 Map 里面調(diào) get 有更好的可讀性。Multiset 還提供了 setCount 這樣設(shè)定元素重復(fù)次數(shù)的方法，雖然你可以通過使用 Map 來實(shí)現(xiàn)類似的功能，但是程序的可讀性比 Multiset 差了很多。
常用實(shí)現(xiàn) Multiset 接口的類有：
元素被排序存放于TreeMap看到這里你可能已經(jīng)發(fā)現(xiàn) Guava Collections 都是以 create 或是 of 這樣的靜態(tài)方法來構(gòu)造對(duì)象。這是因?yàn)檫@些集合類大多有多個(gè)參數(shù)的私有構(gòu)造方法，由于參數(shù)數(shù)目很多，客戶代碼程序員使用起來就很不方便。而且以這種方式可以返回原類型的子類型對(duì)象。另外，對(duì)于創(chuàng)建范型對(duì)象來講，這種方式更加簡(jiǎn)潔。
Muitimap 就是一個(gè) key 對(duì)應(yīng)多個(gè) value 的數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)?？瓷先ニ芟?java.util.Map 的結(jié)構(gòu)，但是 Muitimap 不是 Map，沒有實(shí)現(xiàn) Map 的接口。設(shè)想你對(duì) Map 調(diào)了 2 次參數(shù) key 一樣的 put 方法，結(jié)果就是第 2 次的 value 覆蓋了第 1 次的 value。但是對(duì) Muitimap 來說這個(gè) key 同時(shí)對(duì)應(yīng)了 2 個(gè) value。所以 Map 看上去是 : {k1=v1, k2=v2,...}，而 Muitimap 是 :{k1=[v1, v2, v3], k2=[v7, v8],....}。
舉個(gè)記名投票的例子。所有選票都放在一個(gè) List<Ticket> 里面，List 的每個(gè)元素包括投票人和選舉人的名字。我們可以這樣寫 :
//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()); }我們?cè)賮砜纯?Muitimap 能做些什么 :
HashMultimap<String, String> map = HashMultimap.create(); for(Ticket ticket: tickets){ map.put(ticket.getCandidate(), ticket.getVoter()); }就這么簡(jiǎn)單！
Muitimap 接口的主要實(shí)現(xiàn)類有：
BiMap 實(shí)現(xiàn)了 java.util.Map 接口。它的特點(diǎn)是它的 value 和它 key 一樣也是不可重復(fù)的，換句話說它的 key 和 value 是等價(jià)的。如果你往 BiMap 的 value 里面放了重復(fù)的元素，就會(huì)得到 IllegalArgumentException。
舉個(gè)例子，你可能經(jīng)常會(huì)碰到在 Map 里面根據(jù) value 值來反推它的 key 值的邏輯：
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，那么一句代碼就得到結(jié)果了：
return biMap.inverse().get(anAddess);
這里的 inverse 方法就是把 BiMap 的 key 集合 value 集合對(duì)調(diào)，因此 biMap == biMap.inverse().inverse()。
BiMap的常用實(shí)現(xiàn)有：
HashBiMap: key 集合與 value 集合都有 HashMap 實(shí)現(xiàn)
EnumBiMap: key 與 value 都必須是 enum 類型
ImmutableBiMap: 不可修改的 BiMap
MapMaker 是用來構(gòu)造 ConcurrentMap 的工具類。為什么可以把 MapMaker 叫做超級(jí)強(qiáng)大？看了下面的例子你就知道了。首先，它可以用來構(gòu)造 ConcurrentHashMap:
//ConcurrentHashMap with concurrency level 8 ConcurrentMap<String, Object> map1 = new MapMaker() .concurrencyLevel(8) .makeMap();
或者構(gòu)造用各種不同 reference 作為 key 和 value 的 Map:
//ConcurrentMap with soft reference key and weak reference value ConcurrentMap<String, Object> map2 = new MapMaker() .softKeys() .weakValues() .makeMap();
或者構(gòu)造有自動(dòng)移除時(shí)間過期項(xiàng)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();
或者構(gòu)造有最大限制數(shù)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();
或者提供當(dāng) Map 里面不包含所 get 的項(xiàng)，而需要自動(dòng)加入到 Map 的功能。這個(gè)功能當(dāng) Map 作為緩存的時(shí)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); }});這些還不是最強(qiáng)大的特性，最厲害的是 MapMaker 可以提供擁有以上所有特性的 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); }});要對(duì)集合排序或者求最大值最小值，首推 java.util.Collections 類，但關(guān)鍵是要提供 Comparator 接口的實(shí)現(xiàn)。假設(shè)有個(gè)待排序的 List<Foo>，而 Foo 里面有兩個(gè)排序關(guān)鍵字 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;}});
這看上去有點(diǎn)眼暈，如果用一串 if-else 也好不到哪里去?？纯?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(); }});如果排序關(guān)鍵字要用自定義比較器，compare 方法也有接受 Comparator 的重載版本。譬如 Foo 里面每個(gè)排序關(guān)鍵字都已經(jīng)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 類還提供了一個(gè)組合 Comparator 對(duì)象的方法。而且 Ordring 本身實(shí)現(xiàn)了 Comparator 接口所以它能直接作為 Comparator 使用：
Ordering<Foo> ordering = Ordering.compound( Arrays.asList(comparatorA, comparatorB, comparatorc)); Collections.sort(list, ordering);
過濾器：利用 Collections2.filter() 方法過濾集合中不符合條件的元素。譬如過濾一個(gè) 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; }});當(dāng)然，你可以自己寫一個(gè)循環(huán)來實(shí)現(xiàn)這個(gè)功能，但是這樣不能保證之后小于 10 的元素不被放入集合。filter 的強(qiáng)大之處在于返回的 filterCollection 仍然有排斥小于 10 的元素的特性，如果調(diào) filterCollection.add(9) 就會(huì)得到一個(gè) IllegalArgumentException。
轉(zhuǎn)換器：利用 Collections2.transform() 方法來轉(zhuǎn)換集合中的元素。譬如把一個(gè) Set<Integer> 里面所有元素都轉(zhuǎn)換成帶格式的 String 來產(chǎn)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); }} );這個(gè)開源項(xiàng)目發(fā)布的 jar 包可以在它的官方網(wǎng)站內(nèi)（http://code.google.com/p/guava-libraries/downloads/list）找到。其下載的 zip 包中含有 Guava Collections 的 jar 包 guava-r09.jar 及其依賴包 guava-r09-gwt.jar，javadoc，源代碼，readme 等文件。使用時(shí)只需將 guava-r09.jar 和依賴包 guava-r09-gwt.jar 放入 CLASSPATH 中即可。
如果您使用 Maven 作為構(gòu)建工具的話可以在 pom.xml 內(nèi)加入：
<dependency> <groupId>com.google.guava</groupId> <artifactId>guava</artifactId> <version>r09</version> </dependency>
需要注意的是本文介紹的 Guava r09 需要 1.5 或者更高版本的 JDK。
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