视图与包装器

荒流2022年6月19日大约 4 分钟约 1110 字

可以使用视图（view）获得实现了 Collection 接口或 Map 接口的对象。

1. 小集合

Java 9 引入了一些静态方法，可以生成给定元素的列表、集、映射，不过其中的元素、键、值均不能为 null。例如：

List<String> names = List.of("Peter", "Paul", "Mary");
Set<Integer> numbers = Set.of(2, 3, 5);
Map<String, Intger> scores = Map.of("Peter", 2, "Paul", 3, "Mary", 5);

重载的 of 方法：

List 和 Set 接口有 11 个方法，分别有 0~10 个参数，另外还有一个参数可变的of方法，提供这种特定性是为了提高效率。
而对于 Map 接口，则无法提供一个参数可变的版本，因为参数类型会在键和值类型之间交替。

不过 Map 有一个静态方法ofEntries，从而能接受任意多个Map.Entry<K, V>对象（可以用其静态方法 entry 创建这些对象）：

import static java.util.Map.*;

Map<String, Integer> scores = ofEntries(
    entry("Peter", 2);
    entry("Paul", 3);
    entry("Mary", 5);
)

如上创建的集合对象是不可修改的，如果试图修改它们的内容，会导致一个UnsupportedOperationException异常。如果需要一个可更改的集合，可以把这个不可修改的集合传递到构造器：

var names = new ArrayList<>(List.of("Peter", "Paul", "Mary"));

2. 子范围

可以为很多集合建立子范围（subrange）视图，可以对子范围应用任何操作，相应操作会自动反映到整个列表。

对于 List，可以使用 subList 方法：staff.subList(10, 20)

对于有序的 SortedSet 和 SortedMap，可以使用排序顺序而不是元素位置建立子范围：

SortedSet	SortedMap
`SortedSet<E> subSet(E from, E to)`	`SortedMap<K, V> subMap(K from, K to)`
`SortedSet<E> headSet(E to)`	`SortedMap<K, V> headMap(K to)`
`SortedSet<E> tailSet(E from)`	`SortedMap<K, V> tailMap(K from)`

Java 6引入的 NavigableSet 接口允许更多地控制这些子范围操作，可以指定是否包括边界
NavigableSet
NavigableSet<E> subSet(E from, boolean fromInclusive, E to, boolean toInclusive)
NavigableSet<E> headSet(E to, boolean toInclusive)
NavigableSet<E> tailSet(E from, boolean fromInclusive)

NavigableSet
`NavigableSet<E> subSet(E from, boolean fromInclusive, E to, boolean toInclusive)`
`NavigableSet<E> headSet(E to, boolean toInclusive)`
`NavigableSet<E> tailSet(E from, boolean fromInclusive)`

3. 不可修改的视图

Collections 类还有几个方法，可以生成集合的不可修改视图（unmodifiable view）：

Collections.unmodifiableCollection
Collections.unmodifiableList
Collections.unmodifiableSet
Collections.unmodifiableSortedSet
Collections.unmodifiableNavigableSet
Collections.unmodifiableMap
Collections.unmodifiableSortedMap
Collections.unmodifiableNavigableMap

4. 同步视图

如果从多个线程访问集合，就必须确保集合不会被意外地破坏。类库的设计者使用视图机制来确保常规集合是线程安全的，而没有实现线程安全的集合类。

Collections 类中提供了多个 synchronizedXxx() 方法，该方法可以将指定集合包装成线程同步的集合，从而可以解决多线程并发访问集合时的线程安全问题。

例如 Collections 类的静态 synchronizedMap 方法可以将任何一个 Map 转换成有同步访问方法的 Map：

var map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<String, Employee>());

5. 检查型视图

“检查型”视图用来对泛型类型可能出现的问题提供调试支持。

例如，如前所述，实际上将错误类型的元素混入泛型集合中的情况极有可能发生：

var strings = new ArrayList<String>();
ArrayList rawList = strings; // warning only, not an error
rawList.add(new Date()); // now strings contains a Date object!

这个错误的 add 命令在运行时检测不到，实际上只有当另一部分代码调用 get 方法并将结果强制转换为 String 时，才会出现一个类强制转换异常。

检查型视图则可能探测这类问题。下面定义了一个安全列表：

List<String> safeStrings = Collections.checkedList(strings, String.class);
ArrayList rawList = safeStrings;
rawList.add(new Date()); // checked list throws a ClassCastException

不过，检查型视图受限于虚拟机可以完成的运行时检查，例如，对于 ArrayList<Pair<String>>，由于虚拟机有一个原始 Pair 类，所以无法阻止插入 Pair<Date>。

检查型视图由 Collections 类提供：

Collections.checkedCollection
Collections.checkedList
Collections.checkedSet
Collections.checkedSortedSet
Collections.checkedNavigableSet
Collections.checkedMap
Collections.checkedSortedMap
Collections.checkedNavigableMap

6. 空/单元素集合

Collections 提供了如下三类方法来返回一个不可变的集合，以下方法的参数均是原有的集合对象，返回值是该集合的“只读”版本。

空集合系列：

Collections.emptyIterator
Collections.emptyListIterator
Collections.emptyEnumeration
Collections.emptyList
Collections.emptySet
Collections.emptySortedSet
Collections.emptyNavigableSet
Collections.emptyMap
Collections.emptySortedMap
Collections.emptyNavigableMap

单元素系列：

Iterator<E> Collections.singletonIterator(E)
Spliterator<T> Collections.singletonSpliterator(T)
Set<T> Collections.singleton(T)
List<T> Collections.singletonList(T)
Map<K, V> Collections.singletonMap(K, V)