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Java-類別庫-Guava-Immutable(不可變)集合

黄舟

Jan 19, 2017 pm 01:24 PM

不可變集合，顧名思義就是說集合是不可被修改的。集合的資料項是在創建的時候提供，並且在整個生命週期中都不可改變。

　　為什麼要用immutable物件？ immutable物件有以下的優點：

　　　　1.對不可靠的客戶程式碼庫來說，它使用安全，可以在未受信任的類別庫中安全的使用這些物件

　　　組在物件上安全的物件多執行緒下安全，沒有競態條件

　　　　3.不需要支援變異性, 可以盡量節省空間和時間的開銷. 所有的不可變集合實作都比可變集合更有效的利用記憶體(analysis)

　　　　、44 .可以被使用為一個常數，並且期望在未來也是保持不變的

　　immutable對象可以很自然地用作常量，因為它們天生就是不可變的對於immutable對象的運用來說，它是一個很好的防禦編程（defensive programming）的技術實踐。

　　JDK中實作immutable集合

　　在JDK中提供了Collections.unmodifiableXXX系列方法來實現不可變集合,　　在JDK中提供了Collections.unmodifiableXXX系列方法來實現不可變集合,存在一些問題，下面我們先看一個具體實例： o
．繁瑣你不得不在每個防禦性編程拷貝的地方用這個方法

　　2.它不安全：如果有對象reference原始的被封裝的集合類，這些方法返回的集合也就不是正真的不可改變。

　　3.效率低：因為它回傳的資料結構本質仍舊是原來的集合類，所以它的操作開銷，包括並發下修改檢查，hash table裡的額外資料空間都和原來的集合是一樣的。

　　　Guava的immutable集合

　　Guava提供了對JDK裡標準集合類裡的immutable版本的簡單方便的實現，以及Guava自己的一些專門集合類的immutable實現。當你不希望修改一個集合類，或想做一個常數集合類別的時候，使用immutable集合類別就是一個最佳的程式設計實踐。

注意：每個Guava immutable集合類別的實作都拒絕null值。我們做過對Google內部程式碼的全面的調查，並且發現只有5%的情況下集合類別允許null值，而95%的情況下都拒絕null值。萬一你真的需要能接受null值的集合類，你可以考慮用Collections.unmodifiableXXX。

　　Immutable集合使用方法：

　　一個immutable集合可以有以下幾種方式來創建：

　　1.用copyOf〜譬如,, ImmutableSet.copy　1. mmutableSet.of (“a”, “b”, “c”)或ImmutableMap.of(“a”, 1, “b”, 2)

　　3.使用Builder類

[code]import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.Collections;
import java.util.List;
import org.junit.Test;

public class ImmutableTest {
    @Test
    public void testJDKImmutable(){                                                                                                                                                                                                                                    
        List<String> list=new ArrayList<String>();                                                                               
        list.add("a");                                                                                                           
        list.add("b");                                                                                                           
        list.add("c");

        System.out.println(list);

        List<String> unmodifiableList=Collections.unmodifiableList(list); 

        System.out.println(unmodifiableList);

        List<String> unmodifiableList1=Collections.unmodifiableList(Arrays.asList("a","b","c")); 
        System.out.println(unmodifiableList1);

        String temp=unmodifiableList.get(1);
        System.out.println("unmodifiableList [0]："+temp);

        list.add("baby");
        System.out.println("list add a item after list:"+list);
        System.out.println("list add a item after unmodifiableList:"+unmodifiableList);

        unmodifiableList1.add("bb");
        System.out.println("unmodifiableList add a item after list:"+unmodifiableList1);

        unmodifiableList.add("cc");
        System.out.println("unmodifiableList add a item after list:"+unmodifiableList);        
    }
}

“b”, “c”, “a ”, “d”, “b”)，對於這個集合的遍歷順序來說就是”a”, “b”, “c”, “d”。

更智能的copyOf

　　copyOf方法比你想像的要智能，ImmutableXXX.copyOf會在合適的情況下避免拷貝元素的操作－先忽略具體的細節，但是它的實現一般都是很“智能”的。譬如

[code][a, b, c]
[a, b, c]
[a, b, c]
unmodifiableList [0]：b
list add a item after list:[a, b, c, baby]
list add a item after unmodifiableList1:[a, b, c, baby]

[code]@Test
    public void testGuavaImmutable(){

        List<String> list=new ArrayList<String>();
        list.add("a");
        list.add("b");
        list.add("c");
        System.out.println("list："+list);

        ImmutableList<String> imlist=ImmutableList.copyOf(list);
        System.out.println("imlist："+imlist);

        ImmutableList<String> imOflist=ImmutableList.of("peida","jerry","harry");
        System.out.println("imOflist："+imOflist);

        ImmutableSortedSet<String> imSortList=ImmutableSortedSet.of("a", "b", "c", "a", "d", "b");
        System.out.println("imSortList："+imSortList);

         list.add("baby");
         System.out.println("list add a item after list:"+list);
         System.out.println("list add a item after imlist:"+imlist);

         ImmutableSet<Color> imColorSet =
               ImmutableSet.<Color>builder()
                   .add(new Color(0, 255, 255))
                   .add(new Color(0, 191, 255))
                   .build();

         System.out.println("imColorSet:"+imColorSet);       
    }

在這段程式碼中，ImmutableList.copyOf(imSet)會智慧地回傳時間複雜度為常數的ImmutableSet的imSet.asList()。

　　一般來說，ImmutableXXX.copyOf(ImmutableCollection)會避免線性複雜度的拷貝操作。如在以下情況：

　　這個操作有可能就利用了被封裝資料結構的常數複雜度的操作。但例如ImmutableSet.copyOf(list)不能在常數複雜度下實現。

　　這樣不會導致記憶體洩漏－例如，你有個ImmutableList imInfolist，然後你明確操作ImmutableList.copyOf(imInfolist.subList(0, 10))。這樣的操作可以避免意外持有不再需要的在hugeList裡元素的reference。

　　它不會改變集合的語意－像ImmutableSet.copyOf(myImmutableSortedSet)這樣的明確拷貝操作，因為在ImmutableSet裡的hashCode()和equals()的意思和基於comparortator的ImmutableSorted是不同的。

　　這些特性有助於最佳化防禦性程式設計的效能開銷。

　asList方法

　　所有的immutable集合都以asList()的形式提供了ImmutableList視圖（view）。譬如，你把資料放在ImmutableSortedSet，你就可以呼叫sortedSet.asList().get(k)來取得前k個元素的集合。

　　回傳的ImmutableList常常是個常數複雜度的視圖，而不是一個真的拷貝。也就是說，這個回傳集合比一般的List更聰明──譬如，它會更有效率地實作contains這樣的方法。

[code]　　@Test
    public void testAsList(){
        ImmutableList<String> imList=ImmutableList.of("peida","jerry","harry","lisa","jerry");
        System.out.println("imList："+imList);
        ImmutableSortedSet<String> imSortList=ImmutableSortedSet.copyOf(imList);
        System.out.println("imSortList："+imSortList);
        System.out.println("imSortList as list："+imSortList.asList());
    }

[code]imList：[peida, jerry, harry, lisa, jerry]
imSortList：[harry, jerry, lisa, peida]
imSortList as list：[harry, jerry, lisa, peida]

　Guava集合和不可变对应关系

可变集合类型可变集合源：JDK or Guava? Guava不可变集合

Collection JDK ImmutableCollection

List JDK ImmutableList

Set JDK ImmutableSet

SortedSet/NavigableSet JDK ImmutableSortedSet

Map JDK ImmutableMap

SortedMap JDK ImmutableSortedMap

Multiset Guava ImmutableMultiset

SortedMultiset Guava ImmutableSortedMultiset

Multimap Guava ImmutableMultimap

ListMultimap Guava ImmutableListMultimap

SetMultimap Guava ImmutableSetMultimap

BiMap Guava ImmutableBiMap

ClassToInstanceMap Guava ImmutableClassToInstanceMap

Table Guava ImmutableTable