對(duì)于很多 Java 開(kāi)發(fā)人員來(lái)說(shuō)，Java Collections API 是標(biāo)準(zhǔn) Java 數(shù)組及其所有缺點(diǎn)的一個(gè)非常需要的替代品。將 Collections 主要與 ArrayList 聯(lián)系到一起本身沒(méi)有錯(cuò)，但是對(duì)于那些有探索精神的人來(lái)說(shuō)，這只是 Collections 的冰山一角。

雖然 Map（以及它的常用實(shí)現(xiàn) HashMap）非常適合名-值對(duì)或鍵-值對(duì)，但是沒(méi)有理由讓自己局限于這些熟悉的工具?？梢允褂眠m當(dāng)?shù)?API，甚至適當(dāng)?shù)?Collection 來(lái)修正很多易錯(cuò)的代碼。

1. Collections 比數(shù)組好

剛接觸 Java 技術(shù)的開(kāi)發(fā)人員可能不知道，Java 語(yǔ)言最初包括數(shù)組，是為了應(yīng)對(duì)上世紀(jì) 90 年代初期 C++ 開(kāi)發(fā)人員對(duì)于性能方面的批評(píng)。從那時(shí)到現(xiàn)在，我們已經(jīng)走過(guò)一段很長(zhǎng)的路，如今，與 Java Collections 庫(kù)相比，數(shù)組不再有性能優(yōu)勢(shì)。

例如，若要將數(shù)組的內(nèi)容轉(zhuǎn)儲(chǔ)到一個(gè)字符串，需要迭代整個(gè)數(shù)組，然后將內(nèi)容連接成一個(gè) String；而 Collections 的實(shí)現(xiàn)都有一個(gè)可用的 toString() 實(shí)現(xiàn)。

除少數(shù)情況外，好的做法是盡快將遇到的任何數(shù)組轉(zhuǎn)換成集合。于是問(wèn)題來(lái)了，完成這種轉(zhuǎn)換的最容易的方式是什么？事實(shí)證明，Java Collections API 使這種轉(zhuǎn)換變得容易，如清單 1 所示：

import java.util.*;

public class ArrayToList
{
    public static void main(String[] args)
    {
        // This gives us nothing good
        System.out.println(args);
        
        // Convert args to a List of String
        List<String> argList = Arrays.asList(args);
        
        // Print them out
        System.out.println(argList);
    }
}

注意，返回的 List 是不可修改的，所以如果嘗試向其中添加新元素將拋出一個(gè) UnsupportedOperationException。

而且，由于 Arrays.asList() 使用 varargs 參數(shù)表示添加到 List 的元素，所以還可以使用它輕松地用以 new 新建的對(duì)象創(chuàng)建 List。

2. 迭代的效率較低

將一個(gè)集合（特別是由數(shù)組轉(zhuǎn)化而成的集合）的內(nèi)容轉(zhuǎn)移到另一個(gè)集合，或者從一個(gè)較大對(duì)象集合中移除一個(gè)較小對(duì)象集合，這些事情并不鮮見(jiàn)。

您也許很想對(duì)集合進(jìn)行迭代，然后添加元素或移除找到的元素，但是不要這樣做。

在此情況下，迭代有很大的缺點(diǎn)：

• 每次添加或移除元素后重新調(diào)整集合將非常低效。
• 每次在獲取鎖、執(zhí)行操作和釋放鎖的過(guò)程中，都存在潛在的并發(fā)困境。
• 當(dāng)添加或移除元素時(shí)，存取集合的其他線程會(huì)引起競(jìng)爭(zhēng)條件。

可以通過(guò)使用 addAll 或 removeAll，傳入包含要對(duì)其添加或移除元素 的集合作為參數(shù)，來(lái)避免所有這些問(wèn)題。

3. 用 for 循環(huán)遍歷任何 Iterable

Java 5 中加入 Java 語(yǔ)言的最大的便利功能之一，增強(qiáng)的 for 循環(huán)，消除了使用 Java 集合的最后一道障礙。

以前，開(kāi)發(fā)人員必須手動(dòng)獲得一個(gè) Iterator，使用 next() 獲得 Iterator 指向的對(duì)象，并通過(guò) hasNext() 檢查是否還有更多可用對(duì)象。從 Java 5 開(kāi)始，我們可以隨意使用 for 循環(huán)的變種，它可以在幕后處理上述所有工作。

實(shí)際上，這個(gè)增強(qiáng)適用于實(shí)現(xiàn) Iterable 接口的任何對(duì)象，而不僅僅是 Collections。

清單 2 顯示通過(guò) Iterator 提供 Person 對(duì)象的孩子列表的一種方法。 這里不是提供內(nèi)部 List 的一個(gè)引用 （這使 Person 外的調(diào)用者可以為家庭增加孩子 — 而大多數(shù)父母并不希望如此），Person 類(lèi)型實(shí)現(xiàn) Iterable。這種方法還使得 for 循環(huán)可以遍歷所有孩子。

// Person.java
import java.util.*;

public class Person
    implements Iterable<Person>
{
    public Person(String fn, String ln, int a, Person... kids)
    {
        this.firstName = fn; this.lastName = ln; this.age = a;
        for (Person child : kids)
            children.add(child);
    }
    public String getFirstName() { return this.firstName; }
    public String getLastName() { return this.lastName; }
    public int getAge() { return this.age; }
   
    public Iterator<Person> iterator() { return children.iterator(); }
   
    public void setFirstName(String value) { this.firstName = value; }
    public void setLastName(String value) { this.lastName = value; }
    public void setAge(int value) { this.age = value; }
   
    public String toString() {
        return "[Person: " +
            "firstName=" + firstName + " " +
            "lastName=" + lastName + " " +
            "age=" + age + "]";
    }
   
    private String firstName;
    private String lastName;
    private int age;
    private List<Person> children = new ArrayList<Person>();
}

// App.java
public class App
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Person ted = new Person("Ted", "Neward", 39,
            new Person("Michael", "Neward", 16），
            new Person("Matthew", "Neward", 10));

4. 經(jīng)典算法和定制算法

您是否曾想過(guò)以倒序遍歷一個(gè) Collection？對(duì)于這種情況，使用經(jīng)典的 Java Collections 算法非常方便。

在上面的代碼中，Person 的孩子是按照傳入的順序排列的；但是，現(xiàn)在要以相反的順序列出他們。雖然可以編寫(xiě)另一個(gè) for 循環(huán)，按相反順序?qū)⒚總€(gè)對(duì)象插入到一個(gè)新的 ArrayList 中，但是 3、4 次重復(fù)這樣做之后，就會(huì)覺(jué)得很麻煩。

在此情況下，清單 3 中的算法就有了用武之地：

public class ReverseIterator
{
    public static void main(String[] args)
    {
        Person ted = new Person("Ted", "Neward", 39,
            new Person("Michael", "Neward", 16），
            new Person("Matthew", "Neward", 10));

            // Make a copy of the List
           List<Person> kids = new ArrayList<Person>(ted.getChildren());
           // Reverse it
          Collections.reverse(kids);
          // Display it
          System.out.println(kids);
    }
}

Collections 類(lèi)有很多這樣的 “算法”，它們被實(shí)現(xiàn)為靜態(tài)方法，以 Collections 作為參數(shù)，提供獨(dú)立于實(shí)現(xiàn)的針對(duì)整個(gè)集合的行為。

而且，由于很棒的 API 設(shè)計(jì)，我們不必完全受限于 Collections 類(lèi)中提供的算法 — 例如，我喜歡不直接修改（傳入的 Collection 的）內(nèi)容的方法。所以，可以編寫(xiě)定制算法是一件很棒的事情，例如清單 4 就是一個(gè)這樣的例子：

class MyCollections
{
    public static <T> List<T> reverse(List<T> src)
    {
        List<T> results = new ArrayList<T>(src);
        Collections.reverse(results);
        return results;
    }
}

5. 擴(kuò)展 Collections API

以上定制算法闡釋了關(guān)于 Java Collections API 的一個(gè)最終觀點(diǎn)：它總是適合加以擴(kuò)展和修改，以滿足開(kāi)發(fā)人員的特定目的。

例如，假設(shè)您需要 Person 類(lèi)中的孩子總是按年齡排序。雖然可以編寫(xiě)代碼一遍又一遍地對(duì)孩子排序（也許是使用 Collections.sort 方法），但是通過(guò)一個(gè) Collection 類(lèi)來(lái)自動(dòng)排序要好得多。

實(shí)際上，您甚至可能不關(guān)心是否每次按固定的順序?qū)?duì)象插入到 Collection 中（這正是 List 的基本原理）。您可能只是想讓它們按一定的順序排列。

java.util 中沒(méi)有 Collection 類(lèi)能滿足這些需求，但是編寫(xiě)一個(gè)這樣的類(lèi)很簡(jiǎn)單。只需創(chuàng)建一個(gè)接口，用它描述 Collection 應(yīng)該提供的抽象行為。對(duì)于 SortedCollection，它的作用完全是行為方面的。

public interface SortedCollection<E> extends Collection<E>
{
    public Comparator<E> getComparator();
    public void setComparator(Comparator<E> comp);
}

編寫(xiě)這個(gè)新接口的實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)直不值一提：

import java.util.*;

public class ArraySortedCollection<E>
    implements SortedCollection<E>, Iterable<E>
{
    private Comparator<E> comparator;
    private ArrayList<E> list;
       
    public ArraySortedCollection(Comparator<E> c)
    {
        this.list = new ArrayList<E>();
        this.comparator = c;
    }
    public ArraySortedCollection(Collection<? extends E> src, Comparator<E> c)
    {
        this.list = new ArrayList<E>(src);
        this.comparator = c;
        sortThis();
    }

當(dāng)然，有些擴(kuò)展比較復(fù)雜，例如 java.util.concurrent 中引入的擴(kuò)展。但是另一些則非常簡(jiǎn)單，只需編寫(xiě)一個(gè)定制算法，或者已有 Collection 類(lèi)的簡(jiǎn)單的擴(kuò)展。

擴(kuò)展 Java Collections API 看上去很難，但是一旦開(kāi)始著手，您會(huì)發(fā)現(xiàn)遠(yuǎn)不如想象的那樣難。