你知道Java21中的顺序集合吗？-摩杜云开发者社区

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你知道Java21中的顺序集合吗？_Java

在Java 21中，处理集合的方式得到了改进，因为三个新的接口已经融入了现有的类型层次结构。这些顺序集合为我们提供了一个统一的API来访问第一个和最后一个元素，并以相反的顺序处理集合。

为了更好地理解顺序集合是什么，让我们回顾一下集合之前的样子。

Java集合框架

在Java 1.2中引入的Collections Framework，为我们提供了许多接口和类来代表一组对象。这个统一的API具有许多优点，比如使不相关的API之间具有“标准化”的集合类型互操作性，因此促进代码重用。

十几个接口为底层通用和专用实现提供了一个很好的抽象，包括并发环境的实现。尽管不同集合类型的类型层次结构和功能经过精心设计，提供了很大的灵活性和功能，但直到现在才出现了一个缺失的方面……

从前到后，从后到前

获取集合的第一个或最后一个元素是一个非常常见的任务，通常这样做并不漂亮……我敢肯定，正在阅读这篇文章的每个人都曾经无数次地这样做过：

List  items = ...;

String first = items.get(0);

String last = items.get(items.size() - 1);

一些集合类型支持直接访问第一个和最后一个元素，但目前还没有一个共同的接口，也没有一个通用的API（尚不支持）：

Type      | First Element     | Last Element
--------- | ----------------- | --------------------------
List      | list.get(0)       | list.get(list.size() - 1)
Deque     | deque.getFirst()  | deque.getLast()
SortedSet | sortedSet.first() | sortedSet.last()

每一个基于Collection的类型都可以很容易地从前往后遍历，因为它是Iterator的后代。这样，我们就可以使用for-each循环、Stream管道，并通过调用toArray()创建任何集合的数组。然而，对于反向遍历，即从后往前，目前还没有简单的方法或技巧。这意味着，例如，如果我们必须处理一个LinkedHashSet，我们必须遍历整个集合才能得到最后一个元素。

直到Java 21顺序集合的出现！

序贯集合类型

JEP 431在集合框架的类型层次结构中引入了三个新的接口，位置十分关键。像过去几年中的许多其他特性一样，这些接口通过默认方法注入新的功能，因此一切仍然保持向后兼容，除非我们想要更特殊的实现，否则没有人需要自己实现这些方法。

这三个新的序贯接口是：

SequencedCollection<E> extends Collection<E>
SequencedSet<E> extends SequencedCollection<E>, Set<E>
SequencedMap<K, V> extends Map<K, V>

SequencedMap

SequencedMap<K, V>接口看起来就像你期望的那样，特别是由于除了reversed()之外的所有方法都是从已有的Deque<E>类型中提升而来的，以提供一个已知且统一的API：

interface SequencedMap<K, V> extends Map<K, V> {
    // NEW METHOD
    SequencedMap<K, V> reversed();
    // PROMOTED METHODS FROM Deque<E>
    void putFirst(K key, V value);
    void putLast(K key, V value);
    V getFirst(K key);
    V getLast(K key);
    V removeFirst(K key);
    V removeLast(K key);
}

add...和remove...方法是可选的，并在其默认实现中抛出UnsupportedOperationException以支持不可修改的集合。get...方法的行为类似于其兄弟，在集合为空的情况下抛出NoSuchElementException。

SequencedSet

SequencedSet<E>基于SequencedCollection<E>，但具有reversed()方法的协变覆盖：

interface SequencedSet<E> extends SequencedCollection<E>, Set<E> {
    SequencedSet<E> reversed();
}

之前提到的行为仍然有效，因为SequencedCollection<E>的默认实现中没有覆盖任何方法。

SequencedMap

SequencedMap<K, V>是基于SequencedCollection<E>但具有协变覆盖的返回类型：

interface SequencedMap<K, V> extends SequencedCollection<Map.Entry<K, V>>, Map<K, V> {
    SequencedMap<K, V> reversed();
}

之前提到的行为仍然有效，因为SequencedCollection<E>的默认实现中没有覆盖任何方法。尽管在概念上不同于其他集合作为基于键值对的数据结构，但是采用顺序化方法仍然可以获得很多好处。与 SequencedCollection<E> 类似， SequencedMap<K, V> 的类型也是从预先存在的类型中获得其功能，在此为 NavigableMap<K, V>：

interface SequencedMap<K,V extends Map<K,V>> {
// NEW METHODS
SequencedMap<K,V> reversed();
SequencedSet<K> sequencedKeySet();
SequencedCollection<V> sequencedValues();
SequencedSet<Entry<K,V>> sequencedEntrySet();
V putFirst(K key, V value);
V putLast(K key, V value);
// PROMOTED METHODS FROM NavigableMap<K, V>
Entry<K, V> firstEntry();
Entry<K, V> lastEntry();
Entry<K, V> pollFirstEntry();
Entry<K, V> pollLastEntry();
}

有趣的是，有两个促进的 poll... 方法，因为它们让我们可以轻松地访问第一个或最后一个条目，并且一次性删除它。

扩展Java的集合框架

如前所述，这三种新类型被改造后直接集成到现有的类型层次结构中，以在不破坏任何兼容性的情况下为我们提供所有新的好东西：

整个类型层次结构中的 Sequenced Collections 类型（来源：JEP 431）

基于 Collection 的类型更改如下：

List 和Deque 现在将 SequencedCollection 作为它们的直接超接口。
SortedSet 现在直接从 SequencedSet 派生。以下是翻译后的内容：

现在，LinkedHashSet 实现了 SequencedSet 接口，并额外实现了 SequencedSet。

对于 Map 的更改并不多，SequenceMap 类型直接位于 Map 之下，而其上方是 SorterMap 的新超接口和 LinkedHashMap 实现的额外接口。

为了与 Collections Framework 的总体主题相匹配，Collections 上还有三个新的 static 帮助方法：

Collections.unmodifiableSequencedCollection(sequencedCollection)
Collections.unmodifiableSequencedSet(sequencedSet)
Collections.unmodifiableSequencedMap(sequencedMap)

结论：

我认为，在 Java 中引入明确定义的元素顺序和统一的 API 是一项受欢迎的改进。它将为开发人员提供更直接的方式来简化常见的集合任务，并逐步为 Java 类型添加更多便利。虽然与其他语言相比可能不够简洁和全面，但我相信会越来越完善的。

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