Философия Java3 - Брюс Эккель

Контейнеры ArrayList и LinkedList принадлежат к семейству List, и из выходных данных видно, что элементы в них хранятся в порядке вставки. Они различаются не только скоростью выполнения тех или иных операций, но и тем, что LinkedList содержит больше операций, чем ArrayList.

HashSet, TreeSet и LinkedHashSet относятся к семейству Set. Из выходных данных видно, что в множествах Set каждый элемент хранится только в одном экземпляре, а разные реализации Set используют разный порядок хранения элементов. В HashSet порядок элементов определяется по довольно сложному алгоритму — пока достаточно знать, что этот алгоритм обеспечивает минимальное время выборки элементов, но порядок следования элементов на первый взгляд выглядит хаотично. Если порядок хранения для вас важен, используйте контейнер TreeSet, в котором объекты хранятся отсортированными по возрастанию в порядке сравнения, или LinkedHashSet с хранением элементов в порядке добавления.

Карта (Map) позволяет искать объекты по ключу, как несложная база данных. Объект, ассоциированный с ключом, называется значением. (Карты также называют ассоциативными массивами.)

В нашем примере используются три основные разновидности Map: HashMap, TreeMap и LinkedHashMap. Как и HashSet, HashMap обеспечивает максимальную скорость выборки, а порядок хранения его элементов не очевиден. TreeMap хранит ключи отсортированными по возрастанию, a LinkedHashMap хранит ключи в порядке вставки, но обеспечивает скорость поиска HashMap.

List

Контейнеры List гарантируют определенный порядок следования элементов. Интерфейс List дополняет Collection несколькими методами, обеспечивающими вставку и удаление элементов в середине списка. Существует две основные разновидности List:

• Базовый контейнер ArrayList, оптимизированный для произвольного доступа к элементам, но с относительно медленнными операциями вставки (удаления) элементов в середине списка.

• Контейнер LinkedList, оптимизированный для последовательного доступа, с быстрыми операциями вставки (удаления) в середине списка; Произвольный доступ к элементам LinkedList выполняется относительно медленно, но по широте возможностей он превосходит ArrayList.

В следующем примере используется библиотека typenfo.pets из главы «Информация о типе». Она содержит иерархию классов домашних животных Pet, а также ряд вспомогательных средств для случайного построения объектов Pet. Пока достаточно знать, что (1) библиотека содержит класс Pet и производные типы, и (2) статический метод Pets.arrayList() возвращает контейнер ArrayList, заполненный случайно выбранными объектами Pet.

//• hoi ding/ListFeatures.java import typeinfo.pets.*; import java.util.*;

import static net mindview util.Print.*:

public class ListFeatures {

public static void main(String[] args) { Random rand = new Random(47); List<Pet> pets = Pets.arrayList(7); printC'l: " + pets); Hamster h = new HamsterO; pets.add(h); // Автоматическое изменение размера print("2: " + pets); print("3: " + pets.contains(h)); pets.remove(h); // Удаление объекта

Pet p = pets.get(2); продолжение &

print("4: " + р + " " + pets.indexOf(p));

Pet cymric = new CymricO;

print("5: " + pets.indexOf(cymric));

print("6: " + pets.remove(cymric));

// Точно заданный объект:

print("7: " + pets.remove(p));

print("8: " + pets);

pets.add(3. new MouseO); // Вставка no индексу

print("9: " + pets);

List<Pet> sub = pets.subListd, 4);

printC'subList: " + sub);

print("10: " + pets.containsAll(sub));

Col lections.sort(sub); // Сортировка "на месте"

print("sorted subList: " + sub);

// Для containsAllО порядок неважен:

printC'll: " + pets.containsAll(sub));

Col 1ections.shuffle(sub. rand); // Случайная перестановка

print("shuffled subList: " + sub).

print("12: " + pets.containsAll(sub));

List<Pet> copy = new ArrayList<Pet>(pets);

sub = Arrays.asList(pets.getd). pets.get(4));

printC'sub: " + sub);

copy.retainAll(sub);

print("13: " + copy);

copy = new ArrayList<Pet>(pets); // Получение новой копии copy remove(2); // Удаление по индексу print("14: " + copy);

copy.removeAll(sub); // Удаление заданных элементов print("15: " + copy);

copy.setd, new MouseO); // Замена элемента print("16: " + copy);

copy.addAll(2. sub); // Вставка в середину списка

pri nt("17: " + copy);

print("18: " + pets.isEmptyO);

pets.clearO; // Удаление всех элементов

print("19: " + pets);

print("20: " + pets isEmptyO);

pets.addAll(Pets.arrayList(4));

print("21: " + pets);

Object[] о = pets.toArrayO;

print("22: " + o[3]);

Pet[] pa = pets.toArray(new Pet[0]),

print("23: " + pa[3].id());

}

} /* Output

1: [Rat. Manx. Cymric. Mutt. Pug. Cymric. Pug]

2: [Rat. Manx. Cymric. Mutt. Pug. Cymric. Pug. Hamster]

3: true

4: Cymric 2

5: -1

6: false

7: true

8: [Rat. Manx. Mutt. Pug. Cymric. Pug] 9: [Rat. Manx. Mutt. Mouse. Pug. Cymric. Pug] subList: [Manx. Mutt. Mouse] 10: true

sorted subList: [Manx. Mouse. Mutt] 11: true

shuffled subList: [Mouse, Manx. Mutt] 12: true

sub: [Mouse. Pug] 13: [Mouse, Pug]

14: [Rat. Mouse. Mutt, Pug. Cymric, Pug]

15: [Rat. Mutt. Cymric. Pug]

16: [Rat. Mouse. Cymric. Pug]

17: [Rat. Mouse. Mouse. Pug. Cymric. Pug]

18: false

19: []

20: true

21: [Manx. Cymric. Rat. EgyptianMau] 22: EgyptianMau 23: 14 *///:-

Строки вывода пронумерованы, чтобы вам было удобнее связывать результат с исходным кодом.

В первой строке выводится исходный контейнер List с объектами Pets. В отличие от массивов, List поддерживает добавление и удаление элементов с изменением размеров списка. Результат добавления Hamster виден в строке 2: объект появляется в конце списка.

Метод contains() проверяет, присутствует ли объект в списке. Чтобы удалить объект, передайте ссылку на него методу remove(). Кроме того, при наличии ссылки на объект можно узнать его индекс в списке при помощи метода indexOf(), как показано в строке 4.

При проверке вхождения элемента в List, проверке индекса элемента и удаления элемента из List по ссылке используется метод equals() (из корневого класса Object). Все объекты Pet считаются уникальными, поэтому несмотря на присутствие двух объектов Cymric в списке, если я создам новый объект Cymric и передам его indexOf(), результат будет равен -1 (элемент не найден), а вызов remove() вернет false. Для других классов метод equals() может быть определен иначе — например, объекты String считаются равными в случае совпадения содержимого.

В строках 7 и 8 из List успешно удаляется заданный объект. Строка 9 и предшествующий ей код демонстрируют вставку элемента в середину списка. Метод subList() позволяет легко создать «срез» из подмножества элементов списка; естественно, при передаче его методу containsAll() большего списка будет получен истинный результат. Вызовы Collections.sort() и Collec-tions.shuffle() для sub не влияют на результат вызова containsAll().

Метод retainAll() фактически выполняет операцию «пересечения множеств», то есть определения всех элементов сору, которые также присутствуют в sub. И снова поведение метода зависит от реализации equals().

В строке 14 представлен результат удаления элемента по индексу — это проще, чем удаление по ссылке на объект, потому что вам не придется беспокоиться о поведении equals().

Работа метода removeAll() также зависит от equals(). Как подсказывает название, метод удаляет из List все объекты, входящие в List-аргумент.

Название метода set() выбрано неудачно, потому что оно совпадает с именем класса Set — возможно, лучше было бы назвать метод «replace», потому что он заменяет элемент с заданным индексом (первый аргумент) вторым аргументом.

В строке вывода 17 показано, что для List существует перегруженный метод addAll(), вставляющий новый список в середину исходного списка (вместо простого добавления в конец методом addAll(), унаследованным от Collection).

В строках 18-20 представлен результат вызова методов isEmpty() и clear(). Строки 22 и 23 демонстрируют, что любой объект Collection можно преобразовать в массив с использованием to Array ().

Итераторы

У любого контейнера должен существовать механизм вставки и выборки элементов. В конце концов, контейнер предназначен именно для хранения объектов. При работе с List для вставки может использоваться метод add(), а для выборки — метод get() (впрочем, существуют и другие способы).

Если взглянуть на ситуацию с более высокого уровня, обнаруживается проблема: чтобы использовать контейнер в программе, необходимо знать его точный тип. Что, если вы начали использовать в программе контейнер List, а затем обнаружили, что в вашем случае будет удобнее применить тот же код к множеству (Set)? Или если вы хотите написать универсальный код, который не зависит от типа контейнера и может применяться к любому контейнеру?

С данной абстракцией хорошо согласуется концепция итератора (iterator). Итератор — это объект, обеспечивающий перемещение по последовательности объектов с выбором каждого объекта этой последовательности, при этом программисту-клиенту не надо знать или заботиться о лежащей в ее основе структуре. Вдобавок, итератор обычно является так называемым «легковесным» (lightweight) объектом: его создание должно обходиться без заметных затрат ресурсов. Из-за этого итераторы часто имеют ограничения; например, Iterator в Java поддерживает перемещение только в одном направлении. Его возможности не так уж широки, но с его помощью можно сделать следующее:

• Запросить у контейнера итератор вызовом метода iterator(). Полученный итератор готов вернуть начальный элемент последовательности при первом вызове своего метода next().

• Получить следующий элемент последовательности вызовом метода next().

• Проверить, остались ли еще объекты в последовательности (метод hasNext()).

• Удалить из последовательности последний элемент, возвращенный итератором, методом remove().