java集合——视图与包装器

【0】README

0.1） 本文描述转自 core java volume 1， 源代码为原创，旨在理解 java集合——视图与包装器 的相关知识；
0.2） for full source code , please visit https://github.com/pacosonTang/core-java-volume/blob/master/chapter13/ViewAndWrapper.java

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1.1）通过使用视图可以获得其他的实现了集合接口和映射表接口的对象；

• 1.1.1）视图定义：映射表类的keySet方法就是这样一个荔枝；keySet 方法返回一个实现了Set接口的类对象， 这个类的方法对原映射表进行操作， 这种集合称为视图；

1.2）集合框架中的遗留类图概览

1.3）轻量级集包装器

• 1.3.1）Arrays类的静态方法asList 将返回一个包装了普通 java 数组的List 包装器。 这个方法可以将数组传递给一个期望得到列表或集合变元的方法， 例如：

Card[] cardDeck = new Card[25];
List cardList = Arrays.asList(cardDeck); （数组转List视图对象）

对以上代码的分析（Analysis）：

• A1）返回的对象不是 ArrayList。 它是一个视图对象， 带有访问底层数组的get和set方法；而改变该数组大小的所有方法（与迭代器相关的add 和 remove方法） 都会抛出一个UnsupportedOperationException 异常；
• A2）asList方法： 它已经被声明为一个具有可变参数的方法， 除了可以传递一个数组外， 还可以将各个元素直接传递给这个方法：

List<String> names =  Arrays.asList<"a", "b", "c">;

• A3）以上这个方法调用 Collections.nCopies(n , anObject) ： 将返回一个实现了 List接口的不可修改对象， 并给人一种包含n个元素， 每个元素都是 Object的 错觉；
• 1.3.2）看个荔枝：（干货——创建了 100个 DEFAULT， 由于字符串对象只存储了一次， 所以付出的存储代价很小， 这是视图技术的一种巧妙的应用）
  
  

List<String> settings = Collections.nCopies(100, "DEFAULT"); 

干货问题：（如何区分 Collection 和 Collections）

• Anotation） Collections 类包含很多实用方法， 这些方法的参数和返回值都是集合。 不要将 Collection接口 和 Collections 包装类 混淆起来了；

• 1.3.3）调用以下代码： Collections.singleton(anObject); 则返回一个视图对象。 这个对象实现了Set 接口。 返回的对象实现了一个不可修改的单元素集， 而不需要付出建立数据结构的 开销。 singletonList 和 singletonMap 方法类似；
  
  

  1.4） 子范围

• 1.4.1）可以为很多集合建立子范围视图；
  如， List g2 = staff.subList(10,20); 从列表staff 中取出 第10个~第19个元素；（第一个 索引包含在内，第二个索引不包含在内）

• 1.4.2）可以将任何操作应用到子范围， 并且能够自动地反应整个列表的情况；
  如， g2.clear()； 现在， 元素自动地从 staff 列表中清除了，并且g2 为空；

• 1.4.3）对于有序集合映射表， 可以使用 排序顺序而不是元素位置建立子范围。

• 1.4.3.1）SortedSet 接口说明了3个方法：

SortedSet<E> subSet(E from ,E to)
SortedSet<E> headSet(E to)
SortedSet<E> tailSet(E from)

• 以上方法将返回 大于等于from 小于to的所有元素子集；
• 1.4.3.2）有序映射表有类似方法：

SortedSet<E> subMap(E from ,E to)
SortedSet<E> headMap(E to)
SortedSet<E> tailMap(E from)

• 返回映射表视图， 该映射表包含键落在指定范围内的所有元素；
  
• 1.4.4） java SE6 引入的 NavigableSet 接口 赋予子范围操作更多 的控制能力。 可以指定是否包括边界：

NabigableSet subSet(E from, boolean fromInclusive, E to, boolean toInclusive);
NabigableSet headSet(E to, boolean toInclusive);
NabigableSet tailSet(E from, boolean fromInclusive);

1.5）不可修改视图

• Collections 还有几个方法， 用于产生集合的不可修改视图。 这些视图对现有集合增加了一个运行时的检查。 如果发现试图对集合进行修改， 就抛出一个异常， 同时这个集合将保持未修改状态；
  （再次提醒：注意区分　Collection 和 Collections）
• 1.5.1）可以使用下列6种方法获得不可修改视图：

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

• 每个方法都定义于一个接口。如， Collections.unmodifiableList　与 ArrayList、LinkedList 或者任何实现了 List接口的其他类一起协同工作；
  

• 1.5.1荔枝）：

List<String> staff = new LinkedList<>();
lookAt（Collections.unmodifiableList(staff)）; // 返回一个不可修改视图， 传递给 loopAt方法；

• Collections.unmodifiableList 方法返回一个实现List接口的类对象。当然，lookAt方法 可以调用 List 接口中的所有方法， 而不只是访问器。但是所有的更改器方法，已经被重新定义为 抛出一个 UnsuportedOperationException 异常，而不是 将调用传递给底层集合；
• 1.5.2）不可修改视图并不是 集合本身不可修改 （干货——只是无法通过其投影出的视图修改原始集合）。 仍然可以通过集合的原始引用对集合进行修改。并且仍然可以让集合的元素调用更改方法；
• 1.5.3）由于视图只是包装了 接口而不是 实际的集合对象， 所以只能访问 接口中定义的方法； 如， LinkedList 类有一些非常方便的方法， addFirst 和 addLast ， 它们都不是 List接口的方法，不能通过修改视图进行访问；

Warning）

• W1） unmodifiableCollection 方法将返回一个集合， 它的equals 方法不调用底层集合的equals 方法； 相反，它继承了 Object 类的 equals 方法， 该方法只是检测两个对象是否是同一个对象；
• W2）如果将 集 或 列表转换成集合， 就再也无法检测其内容是否相同了， 视图就是以这种方式运行的， 因为内容是否相等的检测在分层结构的这一层上没有定义妥当；
• W3）视图将以同样的方式处理 hashCode 方法；

1.6）同步视图

• 1.6.1）如果由多个线程访问集合，就必须确保集不会被意外破坏， 类库的设计者使用视图及直接来确保常规集合的线程安全。
• 1.6.2）例如， Collections 类的 静态 synchronizedMap 方法将任何一个映射表转换成具有同步访问方法的 Map：

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

1.7）检查视图

• 1.7.1）出现的问题：

ArrayList<String> strings = new ArrayList<>();
ArrayList rawList = strings;
rawList.add(new Date());//

• 这个错误的 add 命令在运行时检测不到。 相反，只有在 调用 get方法， 并将其 转换为 String 时，这个类才会抛出一个异常；
  

• 1.7.2）解决方法：检查视图可以探测到这类问题。下面定义了一个安全列表：
  List safeString = Collections.checkedList(strings, String.class);
  视图的add 方法将检测 插入的对象是否属于给定的类。 如果不属于给定的类， 就立即抛出一个 ClassCastException。 这样做的好处是错误可以在正确的位置得以报告：

ArrayList rawList = safeString;
rawList.add(new Date()); // checked list chrows a ClassCastException

Warning）

• W1）被检测视图受限于 虚拟机可以运行的运行时检查。例如， 对于ArrayList