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编程问答

Guava 2.2-新集合类型

發布時間：2025/5/22 编程问答 17 豆豆

生活随笔收集整理的這篇文章主要介紹了 Guava 2.2-新集合类型小編覺得挺不錯的,現在分享給大家,幫大家做個參考.

Guava引入了很多JDK沒有的、但我們發現明顯有用的新集合類型。這些新類型是為了和JDK集合框架共存，而沒有往JDK集合抽象中硬塞其他概念。作為一般規則，Guava集合非常精準地遵循了JDK接口契約。

Multiset

統計一個詞在文檔中出現了多少次，傳統的做法是這樣的：

Map<String, Integer> counts = new HashMap<String, Integer>(); for (String word : words) {Integer count = counts.get(word);if (count == null) {counts.put(word, 1);} else {counts.put(word, count + 1);} }

這種寫法很笨拙，也容易出錯，并且不支持同時收集多種統計信息，如總詞數。我們可以做的更好。

Guava提供了一個新集合類型?Multiset，它可以多次添加相等的元素。維基百科從數學角度這樣定義Multiset：”集合[set]概念的延伸，它的元素可以重復出現…與集合[set]相同而與元組[tuple]相反的是，Multiset元素的順序是無關緊要的：Multiset {a, a, b}和{a, b, a}是相等的”。——譯者注：這里所說的集合[set]是數學上的概念，Multiset繼承自JDK中的Collection接口，而不是Set接口，所以包含重復元素并沒有違反原有的接口契約。

可以用兩種方式看待Multiset：

沒有元素順序限制的ArrayList<E>
Map<E, Integer>，鍵為元素，值為計數

Guava的Multiset API也結合考慮了這兩種方式：
當把Multiset看成普通的Collection時，它表現得就像無序的ArrayList：

add(E)添加單個給定元素
iterator()返回一個迭代器，包含Multiset的所有元素（包括重復的元素）
size()返回所有元素的總個數（包括重復的元素）

當把Multiset看作Map<E, Integer>時，它也提供了符合性能期望的查詢操作：

count(Object)返回給定元素的計數。HashMultiset.count的復雜度為O(1)，TreeMultiset.count的復雜度為O(log n)。
entrySet()返回Set<Multiset.Entry<E>>，和Map的entrySet類似。
elementSet()返回所有不重復元素的Set<E>，和Map的keySet()類似。
所有Multiset實現的內存消耗隨著不重復元素的個數線性增長。

值得注意的是，除了極少數情況，Multiset和JDK中原有的Collection接口契約完全一致——具體來說，TreeMultiset在判斷元素是否相等時，與TreeSet一樣用compare，而不是Object.equals。另外特別注意，Multiset.addAll(Collection)可以添加Collection中的所有元素并進行計數，這比用for循環往Map添加元素和計數方便多了。

方法	描述
count(E)	給定元素在Multiset中的計數
elementSet()	Multiset中不重復元素的集合，類型為Set<E>
entrySet()	和Map的entrySet類似，返回Set<Multiset.Entry<E>>，其中包含的Entry支持getElement()和getCount()方法
add(E, int)	增加給定元素在Multiset中的計數
remove(E, int)	減少給定元素在Multiset中的計數
setCount(E, int)	設置給定元素在Multiset中的計數，不可以為負數
size()	返回集合元素的總個數（包括重復的元素）

Multiset不是Map

請注意，Multiset<E>不是Map<E, Integer>，雖然Map可能是某些Multiset實現的一部分。準確來說Multiset是一種Collection類型，并履行了Collection接口相關的契約。關于Multiset和Map的顯著區別還包括：

Multiset中的元素計數只能是正數。任何元素的計數都不能為負，也不能是0。elementSet()和entrySet()視圖中也不會有這樣的元素。
multiset.size()返回集合的大小，等同于所有元素計數的總和。對于不重復元素的個數，應使用elementSet().size()方法。（因此，add(E)把multiset.size()增加1）
multiset.iterator()會迭代重復元素，因此迭代長度等于multiset.size()。
Multiset支持直接增加、減少或設置元素的計數。setCount(elem, 0)等同于移除所有elem。
對multiset?中沒有的元素，multiset.count(elem)始終返回0。

Multiset的各種實現

Guava提供了多種Multiset的實現，大致對應JDK中Map的各種實現：

Map	對應的Multiset	是否支持null元素
HashMap	HashMultiset	是
TreeMap	TreeMultiset	是（如果comparator支持的話）
LinkedHashMap	LinkedHashMultiset	是
ConcurrentHashMap	ConcurrentHashMultiset	否
ImmutableMap	ImmutableMultiset	否

SortedMultiset

SortedMultiset是Multiset?接口的變種，它支持高效地獲取指定范圍的子集。比方說，你可以用?latencies.subMultiset(0,BoundType.CLOSED, 100, BoundType.OPEN).size()來統計你的站點中延遲在100毫秒以內的訪問，然后把這個值和latencies.size()相比，以獲取這個延遲水平在總體訪問中的比例。

TreeMultiset實現SortedMultiset接口。在撰寫本文檔時，ImmutableSortedMultiset還在測試和GWT的兼容性。

Multimap

每個有經驗的Java程序員都在某處實現過Map<K, List<V>>或Map<K, Set<V>>，并且要忍受這個結構的笨拙。例如，Map<K, Set<V>>通常用來表示非標定有向圖。Guava的?Multimap可以很容易地把一個鍵映射到多個值。換句話說，Multimap是把鍵映射到任意多個值的一般方式。

可以用兩種方式思考Multimap的概念：”鍵-單個值映射”的集合：

a -> 1 a -> 2 a ->4 b -> 3 c -> 5

或者”鍵-值集合映射”的映射：

a -> [1, 2, 4] b -> 3 c -> 5

一般來說，Multimap接口應該用第一種方式看待，但asMap()視圖返回Map<K, Collection<V>>，讓你可以按另一種方式看待Multimap。重要的是，不會有任何鍵映射到空集合：一個鍵要么至少到一個值，要么根本就不在Multimap中。

很少會直接使用Multimap接口，更多時候你會用ListMultimap或SetMultimap接口，它們分別把鍵映射到List或Set。

修改Multimap

Multimap.get(key)以集合形式返回鍵所對應的值視圖，即使沒有任何對應的值，也會返回空集合。ListMultimap.get(key)返回List，SetMultimap.get(key)返回Set。

對值視圖集合進行的修改最終都會反映到底層的Multimap。例如：

Set<Person> aliceChildren = childrenMultimap.get(alice); aliceChildren.clear(); aliceChildren.add(bob); aliceChildren.add(carol);

其他（更直接地）修改Multimap的方法有：

方法簽名	描述	等價于
put(K, V)	添加鍵到單個值的映射	multimap.get(key).add(value)
putAll(K, Iterable<V>)	依次添加鍵到多個值的映射	Iterables.addAll(multimap.get(key), values)
remove(K, V)	移除鍵到值的映射；如果有這樣的鍵值并成功移除，返回true。	multimap.get(key).remove(value)
removeAll(K)	清除鍵對應的所有值，返回的集合包含所有之前映射到K的值，但修改這個集合就不會影響Multimap了。	multimap.get(key).clear()
replaceValues(K, Iterable<V>)	清除鍵對應的所有值，并重新把key關聯到Iterable中的每個元素。返回的集合包含所有之前映射到K的值。	multimap.get(key).clear(); Iterables.addAll(multimap.get(key), values)

Multimap的視圖

Multimap還支持若干強大的視圖：

asMap為Multimap<K, V>提供Map<K,Collection<V>>形式的視圖。返回的Map支持remove操作，并且會反映到底層的Multimap，但它不支持put或putAll操作。更重要的是，如果你想為Multimap中沒有的鍵返回null，而不是一個新的、可寫的空集合，你就可以使用asMap().get(key)。（你可以并且應當把asMap.get(key)返回的結果轉化為適當的集合類型——如SetMultimap.asMap.get(key)的結果轉為Set，ListMultimap.asMap.get(key)的結果轉為List——Java類型系統不允許ListMultimap直接為asMap.get(key)返回List——譯者注：也可以用Multimaps中的asMap靜態方法幫你完成類型轉換）
entries用Collection<Map.Entry<K, V>>返回Multimap中所有”鍵-單個值映射”——包括重復鍵。（對SetMultimap，返回的是Set）
keySet用Set表示Multimap中所有不同的鍵。
keys用Multiset表示Multimap中的所有鍵，每個鍵重復出現的次數等于它映射的值的個數。可以從這個Multiset中移除元素，但不能做添加操作；移除操作會反映到底層的Multimap。
values()用一個”扁平”的Collection<V>包含Multimap中的所有值。這有一點類似于Iterables.concat(multimap.asMap().values())，但它直接返回了單個Collection，而不像multimap.asMap().values()那樣是按鍵區分開的Collection。

Multimap不是Map

Multimap<K, V>不是Map<K,Collection<V>>，雖然某些Multimap實現中可能使用了map。它們之間的顯著區別包括：

Multimap.get(key)總是返回非null、但是可能空的集合。這并不意味著Multimap為相應的鍵花費內存創建了集合，而只是提供一個集合視圖方便你為鍵增加映射值——譯者注：如果有這樣的鍵，返回的集合只是包裝了Multimap中已有的集合；如果沒有這樣的鍵，返回的空集合也只是持有Multimap引用的棧對象，讓你可以用來操作底層的Multimap。因此，返回的集合不會占據太多內存，數據實際上還是存放在Multimap中。
如果你更喜歡像Map那樣，為Multimap中沒有的鍵返回null，請使用asMap()視圖獲取一個Map<K, Collection<V>>。（或者用靜態方法Multimaps.asMap()為ListMultimap返回一個Map<K, List<V>>。對于SetMultimap和SortedSetMultimap，也有類似的靜態方法存在）
當且僅當有值映射到鍵時，Multimap.containsKey(key)才會返回true。尤其需要注意的是，如果鍵k之前映射過一個或多個值，但它們都被移除后，Multimap.containsKey(key)會返回false。
Multimap.entries()返回Multimap中所有”鍵-單個值映射”——包括重復鍵。如果你想要得到所有”鍵-值集合映射”，請使用asMap().entrySet()。
Multimap.size()返回所有”鍵-單個值映射”的個數，而非不同鍵的個數。要得到不同鍵的個數，請改用Multimap.keySet().size()。

Multimap的各種實現

Multimap提供了多種形式的實現。在大多數要使用Map<K, Collection<V>>的地方，你都可以使用它們：

實現	鍵行為類似	值行為類似
ArrayListMultimap	HashMap	ArrayList
HashMultimap	HashMap	HashSet
LinkedListMultimap*	LinkedHashMap*	LinkedList*
LinkedHashMultimap**	LinkedHashMap	LinkedHashMap
TreeMultimap	TreeMap	TreeSet
ImmutableListMultimap	ImmutableMap	ImmutableList
ImmutableSetMultimap	ImmutableMap	ImmutableSet

除了兩個不可變形式的實現，其他所有實現都支持null鍵和null值

*LinkedListMultimap.entries()保留了所有鍵和值的迭代順序。詳情見doc鏈接。

**LinkedHashMultimap保留了映射項的插入順序，包括鍵插入的順序，以及鍵映射的所有值的插入順序。

請注意，并非所有的Multimap都和上面列出的一樣，使用Map<K, Collection<V>>來實現（特別是，一些Multimap實現用了自定義的hashTable，以最小化開銷）

如果你想要更大的定制化，請用Multimaps.newMultimap(Map, Supplier<Collection>)或list和?set版本，使用自定義的Collection、List或Set實現Multimap。

BiMap

傳統上，實現鍵值對的雙向映射需要維護兩個單獨的map，并保持它們間的同步。但這種方式很容易出錯，而且對于值已經在map中的情況，會變得非常混亂。例如：

Map<String, Integer> nameToId = Maps.newHashMap(); Map<Integer, String> idToName = Maps.newHashMap();nameToId.put("Bob", 42); idToName.put(42, "Bob"); //如果"Bob"和42已經在map中了，會發生什么? //如果我們忘了同步兩個map，會有詭異的bug發生...

BiMap<K, V>是特殊的Map：

可以用?inverse()反轉BiMap<K, V>的鍵值映射
保證值是唯一的，因此?values()返回Set而不是普通的Collection

在BiMap中，如果你想把鍵映射到已經存在的值，會拋出IllegalArgumentException異常。如果對特定值，你想要強制替換它的鍵，請使用?BiMap.forcePut(key, value)。

BiMap<String, Integer> userId = HashBiMap.create(); ...String userForId = userId.inverse().get(id);

BiMap的各種實現

鍵–值實現	值–鍵實現	對應的BiMap實現
HashMap	HashMap	HashBiMap
ImmutableMap	ImmutableMap	ImmutableBiMap
EnumMap	EnumMap	EnumBiMap
EnumMap	HashMap	EnumHashBiMap

注：Maps類中還有一些諸如synchronizedBiMap的BiMap工具方法.

Table

Table<Vertex, Vertex, Double> weightedGraph = HashBasedTable.create(); weightedGraph.put(v1, v2, 4); weightedGraph.put(v1, v3, 20); weightedGraph.put(v2, v3, 5);weightedGraph.row(v1); // returns a Map mapping v2 to 4, v3 to 20 weightedGraph.column(v3); // returns a Map mapping v1 to 20, v2 to 5

通常來說，當你想使用多個鍵做索引的時候，你可能會用類似Map<FirstName, Map<LastName, Person>>的實現，這種方式很丑陋，使用上也不友好。Guava為此提供了新集合類型Table，它有兩個支持所有類型的鍵：”行”和”列”。Table提供多種視圖，以便你從各種角度使用它：

rowMap()：用Map<R, Map<C, V>>表現Table<R, C, V>。同樣的，?rowKeySet()返回”行”的集合Set<R>。
row(r)?：用Map<C, V>返回給定”行”的所有列，對這個map進行的寫操作也將寫入Table中。
類似的列訪問方法：columnMap()、columnKeySet()、column(c)。（基于列的訪問會比基于的行訪問稍微低效點）
cellSet()：用元素類型為Table.Cell<R, C, V>的Set表現Table<R, C, V>。Cell類似于Map.Entry，但它是用行和列兩個鍵區分的。

Table有如下幾種實現：

HashBasedTable：本質上用HashMap<R, HashMap<C, V>>實現；
TreeBasedTable：本質上用TreeMap<R, TreeMap<C,V>>實現；
ImmutableTable：本質上用ImmutableMap<R, ImmutableMap<C, V>>實現；注：ImmutableTable對稀疏或密集的數據集都有優化。
ArrayTable：要求在構造時就指定行和列的大小，本質上由一個二維數組實現，以提升訪問速度和密集Table的內存利用率。ArrayTable與其他Table的工作原理有點不同，請參見Javadoc了解詳情。

ClassToInstanceMap

ClassToInstanceMap是一種特殊的Map：它的鍵是類型，而值是符合鍵所指類型的對象。

為了擴展Map接口，ClassToInstanceMap額外聲明了兩個方法：T getInstance(Class<T>)?和T putInstance(Class<T>, T)，從而避免強制類型轉換，同時保證了類型安全。

ClassToInstanceMap有唯一的泛型參數，通常稱為B，代表Map支持的所有類型的上界。例如：

ClassToInstanceMap<Number> numberDefaults=MutableClassToInstanceMap.create(); numberDefaults.putInstance(Integer.class, Integer.valueOf(0));

從技術上講，ClassToInstanceMap<B>實現了Map<Class<? extends B>, B>——或者換句話說，是一個映射B的子類型到對應實例的Map。這讓ClassToInstanceMap包含的泛型聲明有點令人困惑，但請記住B始終是Map所支持類型的上界——通常B就是Object。

對于ClassToInstanceMap，Guava提供了兩種有用的實現：MutableClassToInstanceMap和?ImmutableClassToInstanceMap。

RangeSet

RangeSet描述了一組不相連的、非空的區間。當把一個區間添加到可變的RangeSet時，所有相連的區間會被合并，空區間會被忽略。例如：

RangeSet<Integer> rangeSet = TreeRangeSet.create(); rangeSet.add(Range.closed(1, 10)); // {[1,10]} rangeSet.add(Range.closedOpen(11, 15));//不相連區間:{[1,10], [11,15)} rangeSet.add(Range.closedOpen(15, 20)); //相連區間; {[1,10], [11,20)} rangeSet.add(Range.openClosed(0, 0)); //空區間; {[1,10], [11,20)} rangeSet.remove(Range.open(5, 10)); //分割[1, 10]; {[1,5], [10,10], [11,20)}

請注意，要合并Range.closed(1, 10)和Range.closedOpen(11, 15)這樣的區間，你需要首先用Range.canonical(DiscreteDomain)對區間進行預處理，例如DiscreteDomain.integers()。

注：RangeSet不支持GWT，也不支持JDK5和更早版本；因為，RangeSet需要充分利用JDK6中NavigableMap的特性。

RangeSet的視圖

RangeSet的實現支持非常廣泛的視圖：

complement()：返回RangeSet的補集視圖。complement也是RangeSet類型,包含了不相連的、非空的區間。
subRangeSet(Range<C>)：返回RangeSet與給定Range的交集視圖。這擴展了傳統排序集合中的headSet、subSet和tailSet操作。
asRanges()：用Set<Range<C>>表現RangeSet，這樣可以遍歷其中的Range。
asSet(DiscreteDomain<C>)（僅ImmutableRangeSet支持）：用ImmutableSortedSet<C>表現RangeSet，以區間中所有元素的形式而不是區間本身的形式查看。（這個操作不支持DiscreteDomain?和RangeSet都沒有上邊界，或都沒有下邊界的情況）

RangeSet的查詢方法

為了方便操作，RangeSet直接提供了若干查詢方法，其中最突出的有:

contains(C)：RangeSet最基本的操作，判斷RangeSet中是否有任何區間包含給定元素。
rangeContaining(C)：返回包含給定元素的區間；若沒有這樣的區間，則返回null。
encloses(Range<C>)：簡單明了，判斷RangeSet中是否有任何區間包括給定區間。
span()：返回包括RangeSet中所有區間的最小區間。

RangeMap

RangeMap描述了”不相交的、非空的區間”到特定值的映射。和RangeSet不同，RangeMap不會合并相鄰的映射，即便相鄰的區間映射到相同的值。例如：

RangeMap<Integer, String> rangeMap = TreeRangeMap.create(); rangeMap.put(Range.closed(1, 10), "foo"); //{[1,10] => "foo"} rangeMap.put(Range.open(3, 6), "bar"); //{[1,3] => "foo", (3,6) => "bar", [6,10] => "foo"} rangeMap.put(Range.open(10, 20), "foo"); //{[1,3] => "foo", (3,6) => "bar", [6,10] => "foo", (10,20) => "foo"} rangeMap.remove(Range.closed(5, 11)); //{[1,3] => "foo", (3,5) => "bar", (11,20) => "foo"}

RangeMap的視圖

RangeMap提供兩個視圖：

asMapOfRanges()：用Map<Range<K>, V>表現RangeMap。這可以用來遍歷RangeMap。
subRangeMap(Range<K>)：用RangeMap類型返回RangeMap與給定Range的交集視圖。這擴展了傳統的headMap、subMap和tailMap操作。

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總結

以上是生活随笔為你收集整理的Guava 2.2-新集合类型的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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