Apache Commons Collections4 的详细指南

li.wz2024-10-24 10:10

1. 什么是 Apache Commons Collections4？

Apache Commons Collections4 是一个强大的库，扩展了 Java 标准集合框架，提供了更复杂的集合操作。对于一年左右经验的 Java 开发者，它能帮助你更方便地处理双向映射、自动排序、过滤等功能，这些在标准集合类中很难实现。

2. 如何引入 Apache Commons Collections4？

通过 Maven 引入依赖：

xml 复制代码 
<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-collections4</artifactId>
    <version>4.4</version>
</dependency>

3. 主要功能介绍

3.1. 双向 Map (BidiMap)

BidiMap 是 Apache Commons Collections 中提供的一种双向映射结构，允许你不仅可以通过 key 查找 value，还可以通过 value 查找 key。相比于 Java 标准库中的 HashMap，它提供了双向查找的能力，非常适合用于需要频繁进行 key-value 对称操作的场景。常见的实现包括：

  • DualHashBidiMap ：使用 HashMap 实现的双向 Map，适合大多数通用场景，查找性能优异。
  • DualLinkedHashBidiMap ：基于 LinkedHashMap 的实现，维护插入顺序的双向映射。
  • TreeBidiMap ：基于 TreeMap，支持按自然顺序或自定义比较器排序的双向映射。

常见用法

3.1.1 插入和查找操作
BidiMap 的基础操作和普通的 Map 类似，但可以通过 getKey() 方法进行反向查找。

java 复制代码 
BidiMap<String, String> bidiMap = new DualHashBidiMap<>();
bidiMap.put("a", "1");
bidiMap.put("b", "2");

System.out.println(bidiMap.get("a"));  // 输出 "1"
System.out.println(bidiMap.getKey("2"));  // 输出 "b"

3.1.2 删除操作

在 BidiMap 中，删除元素时会同时删除对应的 key 和 value。

java 复制代码 
bidiMap.removeValue("1");  // 同时移除 key "a" 和 value "1"

实现对比

  • DualHashBidiMap：不保证顺序，但性能优越，适合大多数需要高效查找和插入的场景。
  • DualLinkedHashBidiMap：维护插入顺序，适合对顺序有要求的场景，如日志或展示数据。
  • TreeBidiMap：适用于需要排序的场景，如按字母顺序展示数据或构建有序索引。

应用场景

  • 编码与解码：在某些需要双向转换的场景中非常有用，如字母与摩尔斯电码的双向映射。
  • 数据库主键和业务键映射：你可能需要一个映射关系，同时能够通过主键查找业务键，反之亦然。
  • 缓存：可以用于缓存系统中快速查找值和反向查找。

3.2. 有序 Map 和 Set

Apache Commons Collections4 提供了一些额外的有序 Map 和 Set 实现，它们扩展了 Java 原生集合类型的功能，特别是在排序和双向映射等方面。以下是它们的详细说明：

3.2.1 有序 Map

3.2.1.1 双向排序 Map

  • DualTreeBidiMap ：这是一个基于 TreeMap 实现的双向 Map，它不仅允许根据键来排序，还可以根据值来排序。DualTreeBidiMap 保证了键和值的唯一性，并且提供了快速的键值对反转操作。

    用法示例：

    java 复制代码 
    BidiMap<String, Integer> bidiMap = new DualTreeBidiMap<>();
bidiMap.put("apple", 1);
bidiMap.put("banana", 2);
bidiMap.put("cherry", 3);

System.out.println(bidiMap);          // {apple=1, banana=2, cherry=3}
System.out.println(bidiMap.inverseBidiMap());  // {1=apple, 2=banana, 3=cherry}

    主要特性：

    • 按键和值的自然顺序进行排序。
    • 可以通过 inverseBidiMap() 获取反向映射。
3.2.1.2 按插入顺序的双向 Map

  • LinkedMap ：这是一个在 Apache Commons Collections4 中的有序 Map，类似于 LinkedHashMap，它维护了插入顺序。与 LinkedHashMap 不同的是，LinkedMap 具有额外的遍历功能和方法，如 getFirstKey() 和 getLastKey()，可以快速获取第一个和最后一个键。

    用法示例：

java 复制代码 
 Map<String, Integer> linkedMap = new LinkedMap<>();
 linkedMap.put("one", 1);
 linkedMap.put("two", 2);
 linkedMap.put("three", 3);
 
 System.out.println(linkedMap);  // {one=1, two=2, three=3}
 System.out.println(linkedMap.getFirstKey());  // one
 System.out.println(linkedMap.getLastKey());   // three

主要特性：

  • 维护插入顺序。
  • 提供 getFirstKey() 和 getLastKey() 等便捷方法
3.2.1.3 MultiKeyMap

  • MultiKeyMap<K, V>：这个类允许将多个键组合起来映射到一个值上。它对多个键的顺序也进行了维护，类似于 Map<K, List<V>> 的更高效实现，特别适用于组合键需要有序的情况。

    用法示例：

    java 复制代码 
    MultiKeyMap<String, Integer> multiKeyMap = new MultiKeyMap<>();
multiKeyMap.put("apple", "red", 1);
multiKeyMap.put("banana", "yellow", 2);

System.out.println(multiKeyMap.get("apple", "red"));  // 1
System.out.println(multiKeyMap.get("banana", "yellow"));  // 2

3.2.1.4 有序 Map 的应用场景

Apache Commons Collections4 提供的有序 Map 更适合以下场景：

  • 复杂的双向排序映射 ：DualTreeBidiMap 适用于需要双向映射的场景，并且能够同时保持键和值的自然顺序。
  • 需要快速获取首尾元素的场景 ：LinkedMap 提供了快速获取第一个和最后一个元素的能力，适合 FIFO、LRU 缓存等应用场景。
  • 多键组合场景 ：MultiKeyMap 对多个键的管理和有序性进行扩展，适合多字段联合索引的情况。

3.2.2 有序 Set

3.2.2.1 双向排序 Set

  • TreeSortedSet ：基于 TreeSet 的扩展，TreeSortedSet 维护元素的自然顺序或者自定义顺序，提供与 SortedSet 类似的操作。同时，它能够与双向 BidiMap 配合使用，以保证键和值的顺序统一。

    用法示例：

    java 复制代码 
    SortedSet<String> sortedSet = new TreeSortedSet<>();
sortedSet.add("apple");
sortedSet.add("banana");
sortedSet.add("cherry");

System.out.println(sortedSet);  // [apple, banana, cherry]
3.2.2.2 按插入顺序的 Set

  • ListOrderedSet ：这是一个维护元素插入顺序的 Set，它是 Set 和 List 的组合，内部通过 ArrayList 来维护顺序。适用于希望保持元素唯一且按插入顺序迭代的场景。

    用法示例：

    java 复制代码 
    Set<String> orderedSet = new ListOrderedSet<>(new HashSet<>());
orderedSet.add("one");
orderedSet.add("two");
orderedSet.add("three");

System.out.println(orderedSet);  // [one, two, three]

3.2.2.3 有序 Set 的应用场景

  • 按顺序操作的数据集合 ：TreeSortedSet 适合需要根据自然顺序排序的集合操作。
  • 有序唯一元素集合 ：ListOrderedSet 适用于插入顺序很重要并且需要保证元素唯一性的场景。

3.2.3 有序 Map 和 Set 的对比

特性 DualTreeBidiMap LinkedMap MultiKeyMap TreeSortedSet ListOrderedSet
顺序类型 键和值的自然顺序 插入顺序 多键的插入顺序 元素的自然顺序 插入顺序
底层数据结构 红黑树 HashMap + 双向链表 Map 组合 红黑树 ArrayList + Set
适用场景 双向映射与排序 需要获取首尾元素的场景 需要多键组合映射的场景 需要排序的集合操作 插入顺序的唯一集合操作
时间复杂度 O(log n) 查找、插入 O(1) 查找、插入 O(1) 查找、插入 O(log n) 查找、插入 O(1) 查找、插入

3.3. Bag

Bag 是 Apache Commons Collections4 提供的一种特殊集合，它允许在集合中存储相同元素的多个实例，并记录每个元素的出现次数。Bag 是对 Java 标准集合的一种扩展，适合用于处理多重集合或计数集合。Commons Collections4 中的 Bag 提供了多种实现，并有不同的优化特性。

3.3.1 Bag 接口

Bag 接口继承自 Collection，提供了额外的方法来处理元素的计数。与 Set 不同，Bag 允许存储相同元素的多个实例，但与 List 不同，Bag 关注的是元素的频率而非顺序。常用的方法包括：

  • add(E object, int n)：添加 n 个给定的对象。
  • getCount(Object object)：获取给定对象的出现次数。
  • remove(Object object, int n)：删除指定数量的对象实例。

3.3.2 Bag 实现

Commons Collections4 提供了几种不同的 Bag 实现，针对不同的使用场景和性能需求：

3.3.2.1 HashBag

HashBag 基于 HashMap 实现，提供了高效的插入、删除和计数操作。它是一个无序的 Bag，适合不关心元素顺序的场景。HashBag 是最常用的 Bag 实现，具有较高的性能。

用法示例：

java 复制代码 
Bag<String> bag = new HashBag<>();
bag.add("apple", 3);   // 添加 3 个 "apple"
bag.add("banana", 2);  // 添加 2 个 "banana"
System.out.println(bag.getCount("apple"));  // 输出 3
System.out.println(bag);  // 输出 [apple, apple, apple, banana, banana]
3.3.2.2 TreeBag

TreeBag 是 Bag 的有序实现，基于 TreeMap，它确保元素按自然顺序或提供的比较器顺序进行存储。适合需要排序并统计元素出现次数的场景。

用法示例：

java 复制代码 
Bag<String> treeBag = new TreeBag<>();
treeBag.add("cherry", 2);
treeBag.add("apple", 3);
System.out.println(treeBag);  // 输出 [apple, apple, apple, cherry, cherry]

主要特性：

  • 元素自动排序（自然顺序或自定义顺序）。
  • 时间复杂度为 O(log n)。
3.3.2.3 SynchronizedBag

SynchronizedBag 是线程安全的 Bag 实现，它通过对底层 Bag 进行包装，提供同步操作。适合多线程并发访问的场景。

用法示例：

java 复制代码 
Bag<String> syncBag = SynchronizedBag.synchronizedBag(new HashBag<>());
syncBag.add("apple", 1);
3.3.2.4 PredicatedBag

PredicatedBag 是一个带有过滤条件的 Bag，它确保只有满足特定条件的元素才能被添加到 Bag 中。适合需要约束集合元素的场景。

用法示例：

java 复制代码 
Predicate<String> noNull = Objects::nonNull;
Bag<String> predicatedBag = PredicatedBag.predicatedBag(new HashBag<>(), noNull);
predicatedBag.add("apple");  // 成功
predicatedBag.add(null);     // 抛出 IllegalArgumentException
3.3.2.5 TransformedBag

TransformedBag 是一个带有转换功能的 Bag，它会在元素添加到集合之前对其进行转换操作。适合需要在集合中存储规范化数据的场景。

用法示例：

java 复制代码 
Bag<String> transformedBag = TransformedBag.transformingBag(new HashBag<>(), String::toLowerCase);
transformedBag.add("APPLE");
System.out.println(transformedBag);  // 输出 [apple]

3.3.3 Bag 应用场景

Bag 的主要应用场景包括：

  • 元素计数 ：当需要统计元素在集合中的出现次数时，Bag 是比 Map<E, Integer> 更合适的选择。
  • 多重集合操作：适合需要存储同一元素的多个实例的场景。
  • 频率分析：可以用于对数据进行频率分析，如词频统计、事件计数等。

3.3.4 Bag 实现对比

特性 HashBag TreeBag SynchronizedBag PredicatedBag TransformedBag
是否有序 否 是（自然顺序） 否（与底层 Bag 一致） 否（与底层 Bag 一致） 否（与底层 Bag 一致）
线程安全性 否 否 是 否 否
自定义元素约束 否 否 否 是 否
元素转换功能 否 否 否 否 是
底层数据结构 HashMap TreeMap 取决于包装的 Bag 实现 取决于包装的 Bag 实现 取决于包装的 Bag 实现
时间复杂度（增删查） O(1) O(log n) O(1) 或 O(log n) O(1) 或 O(log n) O(1) 或 O(log n)

3.3.5 Bag 的局限性

虽然 Bag 提供了对多重集合的高效支持，但它并不适用于所有场景。需要注意的是：

  • 顺序问题 ：默认情况下，Bag 并不维护元素的插入顺序，如果需要顺序性，可以选择 TreeBag 或自行管理顺序。
  • 线程安全性 ：大多数 Bag 实现并非线程安全，除非显式使用 SynchronizedBag。

3.4. IteratorUtils

IteratorUtils 是 Apache Commons Collections4 提供的一个实用工具类，包含了一组静态方法，用于简化和增强 Java 的 Iterator 操作。它提供了多种便捷方法，帮助开发者处理迭代器的创建、组合、过滤和转换等功能。

3.4.1 主要方法

以下是 IteratorUtils 中的一些常用方法：

3.4.1.1 toList(Iterator<? extends T> iterator)

将给定的迭代器转换为 List。这对于将迭代器的数据转换为更常用的集合类型非常有用。

用法示例：

java 复制代码 
Iterator<String> iterator = Arrays.asList("apple", "banana", "cherry").iterator();
List<String> list = IteratorUtils.toList(iterator);
3.4.1.2 toArray(Iterator<? extends T> iterator)

将迭代器转换为数组。此方法适用于需要将迭代器的内容存储在数组中的场景。

用法示例：

java 复制代码 
Iterator<Integer> iterator = Arrays.asList(1, 2, 3).iterator();
Integer[] array = IteratorUtils.toArray(iterator);
3.4.1.3 emptyIterator()

返回一个空的迭代器。这在需要返回一个空集合的场景中非常有用。

用法示例：

java 复制代码 
Iterator<String> emptyIterator = IteratorUtils.emptyIterator();
3.4.1.4 asIterator(Enumeration<? extends T> enumeration)

将 Enumeration 转换为 Iterator。此方法在需要将旧版 API 与新 API 进行整合时非常实用。

用法示例：

java 复制代码 
Enumeration<String> enumeration = Collections.enumeration(Arrays.asList("one", "two", "three"));
Iterator<String> iterator = IteratorUtils.asIterator(enumeration);
3.4.1.5 filteredIterator(Iterator<? extends T> iterator, Predicate<? super T> predicate)

返回一个过滤后的迭代器，仅包含满足给定条件的元素。这对于在迭代过程中应用过滤条件非常有用。

用法示例：

java 复制代码 
Iterator<Integer> iterator = Arrays.asList(1, 2, 3, 4).iterator();
Iterator<Integer> filtered = IteratorUtils.filteredIterator(iterator, n -> n % 2 == 0); // 仅保留偶数
3.4.1.6 concatenatedIterator(Iterator<? extends T>... iterators)

将多个迭代器连接成一个迭代器，便于遍历多个集合中的元素。

用法示例：

java 复制代码 
Iterator<String> iterator1 = Arrays.asList("A", "B").iterator();
Iterator<String> iterator2 = Arrays.asList("C", "D").iterator();
Iterator<String> concatenated = IteratorUtils.concatenatedIterator(iterator1, iterator2);

3.4.2 应用场景

  • 集合转换：将迭代器内容转换为其他集合类型，简化数据处理。
  • 数据过滤：通过过滤条件，精确控制迭代器的输出。
  • 迭代器组合：在需要遍历多个集合时，方便地将多个迭代器合并。

3.4.3 IteratorUtils 优势

  • 简化代码：减少迭代器处理的样板代码，提高可读性。
  • 功能扩展：提供标准 Java 集合库没有的功能，如过滤和合并迭代器。
  • 兼容性 ：支持将 Enumeration 转换为 Iterator，方便与旧版代码集成。

3.4.4 注意事项

  • 不支持并发 ：IteratorUtils 的方法未提供对迭代器的并发安全支持，需在单线程环境中使用。
  • 懒惰求值：一些方法可能返回一个懒惰求值的迭代器，需注意迭代顺序和数据一致性。

3.5. Transformation 和 Predicate

Transformation 和 Predicate 是 Apache Commons Collections4 中的重要接口，用于实现数据的转换和过滤逻辑。这些接口为处理集合和流提供了灵活的方式，特别是在需要对数据进行处理时。

3.5.1 Transformation

Transformation 接口用于定义一种从输入类型转换为输出类型的操作。它主要用于将集合中的元素进行转换，生成新的集合。

5.1.1 主要方法
  • transform(Object input)：接收输入对象，并返回转换后的对象。

用法示例：

java 复制代码 
Transformation<String, Integer> transformation = new Transformation<String, Integer>() {
    @Override
    public Integer transform(String input) {
        return input.length(); // 转换为字符串的长度
    }
};
5.1.2 使用场景
  • 集合转换：将一个集合中的对象转换为另一种类型的集合。
  • 数据处理：对集合中的每个元素应用转换逻辑，生成新的数据视图。
5.1.3 例子

使用 CollectionUtils 类中的 collect 方法，将一个字符串集合转换为其长度集合：

java 复制代码 
List<String> strings = Arrays.asList("one", "two", "three");
List<Integer> lengths = (List<Integer>) CollectionUtils.collect(strings, transformation);

3.5.2 Predicate

Predicate 接口用于定义一种条件测试操作，判断给定对象是否满足特定条件。它主要用于过滤集合中的元素。

5.2.1 主要方法
  • evaluate(Object object)：接收对象并返回布尔值，表示对象是否满足条件。

用法示例：

java 复制代码 
Predicate<String> predicate = new Predicate<String>() {
    @Override
    public boolean evaluate(String input) {
        return input.length() > 3; // 判断字符串长度是否大于3
    }
};
5.2.2 使用场景
  • 集合过滤：从集合中筛选出符合条件的元素。
  • 条件逻辑：在复杂逻辑中使用，可嵌套组合多个条件。
5.2.3 例子

使用 CollectionUtils 类中的 select 方法，过滤出长度大于3的字符串：

java 复制代码 
List<String> strings = Arrays.asList("one", "two", "three", "four");
List<String> filtered = (List<String>) CollectionUtils.select(strings, predicate);

3.5.3 组合使用

Transformation 和 Predicate 可以结合使用，首先通过 Predicate 过滤集合，然后使用 Transformation 进行转换。例如，先筛选出符合条件的元素，再将它们转换为另一种类型。

java 复制代码 
List<String> strings = Arrays.asList("one", "two", "three", "four");
Predicate<String> predicate = input -> input.length() > 3;
Transformation<String, Integer> transformation = String::length;

List<Integer> lengths = (List<Integer>) CollectionUtils.collect(
    (List<String>) CollectionUtils.select(strings, predicate),
    transformation
);

4. 其他实用工具

4.1. CollectionUtils

CollectionUtils 是 Apache Commons Collections4 中的一个工具类，专门用于提供一系列集合操作的静态方法。这些方法简化了常见的集合处理任务，帮助开发者更高效地管理集合。

4.1.1 主要功能

  • 空值检查 ：验证集合是否为空或为 null，避免在操作集合时引发 NullPointerException。
  • 集合操作：提供对集合的批量添加、合并、过滤和转换等功能。
  • 集合比较：支持集合之间的比较，包括交集、并集、差集等操作。
  • 集合分割：将一个集合拆分为多个小集合。

4.1.2 常用方法

  • isEmpty(Collection coll) ：检查集合是否为空或为 null。如果集合为 null 或没有元素，则返回 true。

    java 复制代码 
    boolean isEmpty = CollectionUtils.isEmpty(myList);

  • addAll(Collection<? super T> coll, T... elements)：将指定的元素数组添加到集合中。此方法是一个便捷的方式来批量添加元素。

    java 复制代码 
    CollectionUtils.addAll(myList, "one", "two", "three");

  • select(Collection collection, Predicate<? super E> predicate) ：返回符合条件的元素集合。Predicate 用于定义筛选条件。

    java 复制代码 
    List<String> filtered = (List<String>) CollectionUtils.select(myList, s -> s.length() > 3);

  • collect(Collection collection, Transformation<? super E, ? extends T> transformation)：将集合中的元素通过指定的转换逻辑进行转换，返回新的集合。

    java 复制代码 
    List<Integer> lengths = (List<Integer>) CollectionUtils.collect(myList, String::length);

  • union(Collection<?> collection1, Collection<?> collection2)：返回两个集合的并集，结果包含两个集合中的所有元素。

    java 复制代码 
    Collection<?> union = CollectionUtils.union(collection1, collection2);

  • intersection(Collection<?> collection1, Collection<?> collection2)：返回两个集合的交集，结果只包含两个集合中都存在的元素。

    java 复制代码 
    Collection<?> intersection = CollectionUtils.intersection(collection1, collection2);

  • subtract(Collection<?> collection1, Collection<?> collection2)：返回在第一个集合中存在但不在第二个集合中的元素。

    java 复制代码 
    Collection<?> difference = CollectionUtils.subtract(collection1, collection2);

  • partition(Collection collection, Predicate<? super E> predicate)：根据给定条件将集合分割成两个子集合。

    java 复制代码 
    Map<Boolean, List<String>> partitioned = CollectionUtils.partition(myList, s -> s.length() > 3);

4.1.3 使用场景

  • 空集合处理 ：在执行操作前，使用 isEmpty 方法检查集合的状态，防止空指针异常。
  • 集合批量操作 ：使用 addAll 快速添加多个元素，简化代码。
  • 数据筛选 ：通过 select 方法对集合进行条件筛选，获取满足特定条件的元素。
  • 数据转换 ：利用 collect 方法将集合元素转换为其他类型，便于后续操作。
  • 集合运算 ：通过 union、intersection 和 subtract 方法进行集合的基本运算。
  • 集合分割：在处理复杂数据时，可以将集合分割为多个小集合进行逐一处理。

4.1.4 例子

以下是一些示例代码，展示如何使用 CollectionUtils 进行集合操作：

java 复制代码 
import org.apache.commons.collections4.CollectionUtils;

List<String> myList = new ArrayList<>(Arrays.asList("one", "two", "three"));

// 判断是否为空
if (CollectionUtils.isEmpty(myList)) {
    System.out.println("列表为空");
}

// 批量添加元素
CollectionUtils.addAll(myList, "four", "five");

// 根据条件过滤集合
Predicate<String> predicate = input -> input.length() > 3;
List<String> filtered = (List<String>) CollectionUtils.select(myList, predicate);

// 转换集合元素为其长度
Transformation<String, Integer> transformation = String::length;
List<Integer> lengths = (List<Integer>) CollectionUtils.collect(myList, transformation);

// 获取两个集合的并集
List<String> otherList = Arrays.asList("six", "seven");
Collection<?> union = CollectionUtils.union(myList, otherList);

// 获取两个集合的交集
Collection<?> intersection = CollectionUtils.intersection(myList, otherList);

// 获取两个集合的差集
Collection<?> difference = CollectionUtils.subtract(myList, otherList);

// 根据条件将集合分割为两个子集合
Map<Boolean, List<String>> partitioned = CollectionUtils.partition(myList, s -> s.length() > 3);

4.2. Predicate 和 Closure

Predicate 和 Closure 是 Apache Commons Collections4 中提供的两个重要概念，旨在简化集合操作，提升代码的可读性和灵活性。

4.2.1 Predicate

Predicate 是一个函数式接口，表示一个接受单个输入参数并返回布尔值的逻辑条件。它通常用于过滤集合中的元素。

主要功能
  • 条件筛选 ：使用 Predicate 定义筛选条件，结合集合操作方法（如 select 和 removeIf），从集合中选择或删除符合条件的元素。
  • 组合条件 ：支持将多个 Predicate 组合在一起，形成复杂的条件逻辑。
常用方法
  • test(T t) ：接受一个输入参数，返回 true 或 false，用于判断该参数是否符合条件。
java 复制代码 
Predicate<String> isLongerThanThree = str -> str.length() > 3;
boolean result = isLongerThanThree.test("Hello"); // true
使用场景
  • 集合过滤 ：在处理集合时，可以使用 Predicate 对集合中的元素进行条件筛选。
java 复制代码 
List<String> myList = Arrays.asList("one", "two", "three", "four");
List<String> filteredList = (List<String>) CollectionUtils.select(myList, isLongerThanThree);

4.2.2 Closure

Closure 是另一个函数式接口，表示一个接受输入参数并不返回值的操作。它通常用于对集合中的每个元素执行某种操作。

主要功能
  • 操作执行：允许对集合中的每个元素执行特定的操作（例如打印、修改等）。
  • 无需返回值 ：与 Predicate 不同，Closure 不需要返回值，可以用于执行副作用操作。
常用方法
  • execute(T input)：接受一个输入参数，对其执行某种操作，通常用于副作用逻辑。
java 复制代码 
Closure<String> printClosure = str -> System.out.println(str);
printClosure.execute("Hello, World!"); // 输出 "Hello, World!"
使用场景
  • 集合遍历 ：在遍历集合时，可以使用 Closure 对每个元素执行操作，而无需关心返回值。
java 复制代码 
List<String> myList = Arrays.asList("one", "two", "three");
CollectionUtils.forAllDo(myList, printClosure); // 输出每个元素

4.2.3 示例代码

以下示例展示了如何使用 Predicate 和 Closure 进行集合操作：

java 复制代码 
import org.apache.commons.collections4.CollectionUtils;
import org.apache.commons.collections4.Predicate;
import org.apache.commons.collections4.Closure;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class PredicateClosureExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> myList = Arrays.asList("one", "two", "three", "four");

        // 使用 Predicate 过滤集合
        Predicate<String> isLongerThanThree = str -> str.length() > 3;
        List<String> filteredList = (List<String>) CollectionUtils.select(myList, isLongerThanThree);
        System.out.println("Filtered List: " + filteredList); // 输出: [four]

        // 使用 Closure 打印集合中的元素
        Closure<String> printClosure = str -> System.out.println(str);
        CollectionUtils.forAllDo(myList, printClosure);
    }
}

4.3. MultiMap

MultiMap 是 Apache Commons Collections4 提供的一种特殊的集合，它允许一个键映射到多个值。与标准的 Map 不同，MultiMap 解决了多个值存储的问题，使得在存储和操作关联数据时更加高效和便捷。

4.3.1 基本概念

  • 键-值对 ：在 MultiMap 中，键是唯一的，而每个键可以关联多个值。这种特性使得它非常适合于处理一对多的关系。
  • 值的集合 ：每个键的值通常存储在一个集合中，如 List 或 Set，允许重复值或不重复值的选择。

4.3.2 实现类

Apache Commons Collections4 提供了几种实现 MultiMap 接口的具体类，包括：

  • ListMultiMap ：每个键映射到一个 List，允许重复值。
  • SetMultiMap ：每个键映射到一个 Set，不允许重复值。
  • BagMultiMap ：每个键映射到一个 Bag，允许重复值，并提供元素计数功能。

4.3.3 常用方法

MultiMap 接口提供了一些基本的方法，便于操作键和值：

  • put(K key, V value)：将值添加到指定键的值集合中。如果键不存在，则会创建一个新的值集合。
  • remove(K key, V value)：从指定键的值集合中移除给定值。如果值集合为空，则键也会被删除。
  • get(K key)：获取与指定键关联的值集合。
  • keySet() ：返回 MultiMap 中所有的键。
  • values() ：返回 MultiMap 中所有的值集合。

4.3.4 示例代码

以下示例演示了如何使用 MultiMap 进行常见操作：

java 复制代码 
import org.apache.commons.collections4.MultiMap;
import org.apache.commons.collections4.MultiValuedMap;
import org.apache.commons.collections4.list.SetUniqueList;

import java.util.List;

public class MultiMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个 ListMultiMap 实例
        MultiValuedMap<String, String> multiMap = MultiValuedMap.multiValuedMap();
        
        // 添加值
        multiMap.put("Fruit", "Apple");
        multiMap.put("Fruit", "Banana");
        multiMap.put("Fruit", "Apple"); // 允许重复
        multiMap.put("Vegetable", "Carrot");
        
        // 获取与键关联的值集合
        List<String> fruits = (List<String>) multiMap.get("Fruit");
        System.out.println("Fruits: " + fruits); // 输出: Fruits: [Apple, Banana, Apple]

        // 移除特定值
        multiMap.remove("Fruit", "Apple");
        System.out.println("Fruits after removal: " + fruits); // 输出: Fruits after removal: [Banana, Apple]
        
        // 遍历所有键和值
        for (String key : multiMap.keySet()) {
            System.out.println("Key: " + key + ", Values: " + multiMap.get(key));
        }
    }
}

4.3.5 使用场景

MultiMap 在以下场景中非常有用：

  • 一对多关系：当一个实体需要关联多个值时，例如学生和他们的课程、用户和他们的地址等。
  • 数据分组 ：在处理分组数据时，可以使用 MultiMap 来轻松管理和访问分组内的所有元素。
  • 简化数据结构 ：避免使用嵌套的 Map 和 List，通过 MultiMap 简化数据结构，提高代码的可读性。

4.4. ListUtils

ListUtils 是 Apache Commons Collections4 提供的一个工具类，专门用于操作 List 集合。该类包含了多个静态方法，方便开发者进行常见的列表操作，如合并、排序、查找、过滤等。

4.4.1 基本功能

  1. 合并列表：

    • union：返回两个列表的合并结果，去除重复元素。
    • intersection：返回两个列表的交集，包含出现在两个列表中的元素。
    • subtract：返回第一个列表中存在但在第二个列表中不存在的元素。
    • disjunction：返回两个列表的对称差集，即只出现在其中一个列表中的元素。

  2. 查找和过滤：

    • select：根据给定的条件过滤列表，返回满足条件的子集。
    • reject ：与 select 相反，返回不满足条件的子集。
    • indexOf ：查找某个元素在列表中的索引，若不存在则返回 -1。
    • lastIndexOf：查找某个元素最后一次出现的索引。

  3. 列表操作：

    • reverse：反转列表的元素顺序。
    • rotate：将列表的元素循环移动指定的次数。
    • toArray：将列表转换为数组。

  4. 组合与分组：

    • partition：将列表分成固定大小的多个子列表。
    • collate：合并两个已排序的列表，返回一个新的排序列表。

  5. 其它辅助功能：

    • isEmpty：检查列表是否为空。
    • addAll：将多个元素添加到列表中。
    • removeAll：从列表中移除多个元素。

4.4.2 示例代码

以下示例展示了 ListUtils 的一些常用方法：

java 复制代码 
import org.apache.commons.collections4.ListUtils;

import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class ListUtilsExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list1 = Arrays.asList("Apple", "Banana", "Cherry");
        List<String> list2 = Arrays.asList("Banana", "Date", "Fig");

        // 合并列表
        List<String> union = ListUtils.union(list1, list2);
        System.out.println("Union: " + union); // 输出: [Apple, Banana, Cherry, Date, Fig]

        // 交集
        List<String> intersection = ListUtils.intersection(list1, list2);
        System.out.println("Intersection: " + intersection); // 输出: [Banana]

        // 差集
        List<String> subtract = ListUtils.subtract(list1, list2);
        System.out.println("Subtract: " + subtract); // 输出: [Apple, Cherry]

        // 对称差集
        List<String> disjunction = ListUtils.disjunction(list1, list2);
        System.out.println("Disjunction: " + disjunction); // 输出: [Apple, Cherry, Date, Fig]

        // 过滤列表
        List<String> selected = ListUtils.select(list1, s -> s.startsWith("B"));
        System.out.println("Selected: " + selected); // 输出: [Banana]

        // 反转列表
        List<String> reversed = ListUtils.reverse(list1);
        System.out.println("Reversed: " + reversed); // 输出: [Cherry, Banana, Apple]

        // 分组
        List<List<String>> partitioned = ListUtils.partition(list1, 2);
        System.out.println("Partitioned: " + partitioned); // 输出: [[Apple, Banana], [Cherry]]

        // 将列表转换为数组
        String[] array = ListUtils.toArray(list1, new String[0]);
        System.out.println("Array: " + Arrays.toString(array)); // 输出: [Apple, Banana, Cherry]
    }
}

4.4.3 使用场景

  • 数据处理 ：在处理数据集时，合并、交集和差集操作十分常见，使用 ListUtils 可以大大简化代码。
  • 过滤与查找 ：当需要从大数据集中查找符合条件的数据时，select 和 reject 方法提供了有效的解决方案。
  • 列表管理 ：管理 List 的顺序和分组，使数据处理更加灵活和高效。

4.5. MapUtils

MapUtils 是 Apache Commons Collections4 提供的一个工具类，专门用于操作 Map 集合。该类包含了多个静态方法，用于简化对 Map 的常见操作，如查找、合并、过滤等。

4.5.1 基本功能

  1. 安全访问：

    • get ：根据给定的键从 Map 中安全地获取值。如果键不存在，返回指定的默认值，避免 NullPointerException。
    • getWithDefault：返回与键对应的值，如果键不存在则返回指定的默认值。

  2. 空值检查：

    • isEmpty ：检查 Map 是否为空。
    • isNotEmpty ：检查 Map 是否不为空。

  3. 合并和更新：

    • putAll ：将另一个 Map 中的所有键值对添加到当前 Map 中。
    • putIfAbsent ：仅在指定的键不存在时，将指定的键值对放入 Map。

  4. 查找和过滤：

    • filter ：根据给定的条件过滤 Map 中的键值对，返回满足条件的子 Map。
    • keySet ：返回 Map 中的键的集合。
    • values ：返回 Map 中的值的集合。

  5. 转换和比较：

    • toString ：将 Map 转换为字符串形式，便于调试。
    • equals ：比较两个 Map 是否相等，支持自定义比较规则。

  6. 迭代操作：

    • forEach ：对 Map 的每个键值对执行给定的操作，类似于 Java 8 中的 forEach 方法。
    • mapIterator ：返回 Map 的迭代器，可以遍历 Map 中的键值对。

4.5.2 示例代码

以下示例展示了 MapUtils 的一些常用方法：

java 复制代码 
import org.apache.commons.collections4.MapUtils;

import java.util.HashMap;
import java.util.Map;

public class MapUtilsExample {
    public static void main(String[] args) {
        Map<String, String> map1 = new HashMap<>();
        map1.put("A", "Apple");
        map1.put("B", "Banana");
        
        Map<String, String> map2 = new HashMap<>();
        map2.put("C", "Cherry");
        map2.put("B", "Berry");

        // 安全获取值
        String value = MapUtils.get(map1, "A", "Default");
        System.out.println("Value for key 'A': " + value); // 输出: Apple

        // 合并两个 Map
        MapUtils.putAll(map1, map2);
        System.out.println("Merged Map: " + map1); // 输出: {A=Apple, B=Berry, C=Cherry}

        // 空值检查
        boolean isEmpty = MapUtils.isEmpty(map1);
        System.out.println("Is map1 empty? " + isEmpty); // 输出: false

        // 过滤 Map
        Map<String, String> filteredMap = MapUtils.filter(map1, (key, value1) -> key.equals("A"));
        System.out.println("Filtered Map: " + filteredMap); // 输出: {A=Apple}

        // 转换为字符串
        String mapString = MapUtils.toString(map1);
        System.out.println("Map as String: " + mapString); // 输出: {A=Apple, B=Berry, C=Cherry}

        // 遍历 Map
        MapUtils.forEach(map1, (key, value1) -> System.out.println(key + " -> " + value1));
        // 输出:
        // A -> Apple
        // B -> Berry
        // C -> Cherry
    }
}

4.5.3 使用场景

  • 数据管理 ：在处理配置或数据存储时，使用 Map 可以方便地查找和存储键值对。
  • 合并操作 ：将多个数据源合并为一个 Map，例如在从数据库获取数据后合并成一个配置 Map。
  • 过滤和查找：快速获取符合特定条件的子集，如查找所有特定前缀的键。
  • 安全访问 ：避免在获取值时出现 NullPointerException，提供默认值处理。

4.6. QueueUtils

QueueUtils 是 Apache Commons Collections4 中提供的一个工具类，专注于操作 Queue 集合。该类包含多个静态方法，用于简化对 Queue 的常见操作，如添加、移除、查询等。

4.6.1 基本功能

  1. 安全操作：

    • add：将指定元素添加到队列中，如果队列已满，则抛出异常。
    • offer ：尝试将指定元素添加到队列中。如果队列已满，返回 false，而不抛出异常。
    • remove：从队列中移除并返回头元素，如果队列为空则抛出异常。
    • poll ：从队列中移除并返回头元素，如果队列为空，则返回 null。

  2. 查询操作：

    • peek ：查看但不移除队列的头元素，如果队列为空，则返回 null。
    • size：获取队列中的元素数量。

  3. 遍历和集合操作：

    • forEach ：对 Queue 中的每个元素执行给定的操作，类似于 Java 8 中的 forEach 方法。
    • toArray：将队列转换为数组，支持指定数组类型。
    • isEmpty：检查队列是否为空。

  4. 集合转换：

    • asQueue ：将一个普通的集合（如 Collection）转换为 Queue，以便于使用队列特有的操作。

  5. 顺序管理：

    • toString：将队列转换为字符串形式，便于调试和查看。

4.6.2 示例代码

以下示例展示了 QueueUtils 的一些常用方法：

java 复制代码 
import org.apache.commons.collections4.QueueUtils;

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class QueueUtilsExample {
    public static void main(String[] args) {
        Queue<String> queue = new LinkedList<>();

        // 添加元素
        QueueUtils.add(queue, "Element 1");
        QueueUtils.add(queue, "Element 2");
        System.out.println("Queue after adding elements: " + queue); // 输出: [Element 1, Element 2]

        // 使用 offer 方法
        boolean added = QueueUtils.offer(queue, "Element 3");
        System.out.println("Was Element 3 added? " + added); // 输出: true

        // 查询头元素
        String headElement = QueueUtils.peek(queue);
        System.out.println("Head element: " + headElement); // 输出: Element 1

        // 移除头元素
        String removedElement = QueueUtils.remove(queue);
        System.out.println("Removed element: " + removedElement); // 输出: Element 1
        System.out.println("Queue after removal: " + queue); // 输出: [Element 2, Element 3]

        // 获取队列大小
        int size = QueueUtils.size(queue);
        System.out.println("Queue size: " + size); // 输出: 2

        // 遍历队列
        QueueUtils.forEach(queue, element -> System.out.println("Queue element: " + element));
        // 输出:
        // Queue element: Element 2
        // Queue element: Element 3

        // 检查是否为空
        boolean isEmpty = QueueUtils.isEmpty(queue);
        System.out.println("Is queue empty? " + isEmpty); // 输出: false

        // 转换为数组
        String[] array = QueueUtils.toArray(queue, new String[0]);
        System.out.println("Queue as array: " + String.join(", ", array)); // 输出: Element 2, Element 3
    }
}

4.6.3 使用场景

  • 任务队列管理：在并发编程或任务调度中，使用队列来管理任务的执行顺序。
  • 事件处理：在事件驱动的系统中，使用队列来缓存待处理的事件。
  • 流控制：在数据流的应用中，使用队列来控制数据的流入和流出，避免数据丢失。

4.7. IterableMap 和 OrderedMap

4.7.1 IterableMap

IterableMap 是 Apache Commons Collections4 中定义的一个接口，它扩展了 Java 的 Map 接口，并添加了一些迭代功能。此接口允许开发者通过 Iterable 接口来遍历映射的条目，而不仅仅是通过传统的 entrySet()、keySet() 或 values() 方法。

主要特性：
  • 迭代访问 ：可以直接对映射中的条目进行迭代。IterableMap 提供了 iterator() 方法，返回一个 Iterator，可以遍历映射中的条目。
  • 增强的可读性：使代码更简洁，通过增强的迭代支持，减少了不必要的转换步骤。
主要方法：
  • Iterator<Entry<K, V>> iterator()：返回一个迭代器，用于遍历映射的条目。
示例代码：
java 复制代码 
import org.apache.commons.collections4.IterableMap;
import org.apache.commons.collections4.map.LinkedMap;

public class IterableMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        IterableMap<String, Integer> map = new LinkedMap<>();
        map.put("One", 1);
        map.put("Two", 2);
        map.put("Three", 3);

        for (Entry<String, Integer> entry : map) {
            System.out.println(entry.getKey() + " = " + entry.getValue());
        }
    }
}

4.7.2 OrderedMap

OrderedMap 是 Apache Commons Collections4 中的另一个接口，扩展了 Map 接口，并提供了按插入顺序维护条目的能力。该接口确保当你遍历 OrderedMap 的时候，条目的顺序与它们被插入的顺序相同。

主要特性：
  • 插入顺序：保证条目的顺序与插入顺序一致，便于处理需要有序数据的场景。
  • 支持双向访问 ：可以通过 List 的方式访问映射中的条目，也可以通过 Map 的方式访问，增强了灵活性。
主要方法：
  • List<K> keys()：返回一个按插入顺序排列的键的列表。
  • List<V> values()：返回一个按插入顺序排列的值的列表。
  • List<Entry<K, V>> entries()：返回一个按插入顺序排列的条目列表。
示例代码：
java 复制代码 
import org.apache.commons.collections4.OrderedMap;
import org.apache.commons.collections4.map.LinkedMap;

public class OrderedMapExample {
    public static void main(String[] args) {
        OrderedMap<String, Integer> orderedMap = new LinkedMap<>();
        orderedMap.put("One", 1);
        orderedMap.put("Two", 2);
        orderedMap.put("Three", 3);

        System.out.println("Keys in order of insertion: " + orderedMap.keys());
        System.out.println("Values in order of insertion: " + orderedMap.values());

        for (Entry<String, Integer> entry : orderedMap.entries()) {
            System.out.println(entry.getKey() + " = " + entry.getValue());
        }
    }
}

4.7.3 使用场景

  • 需要保持顺序的映射：在处理数据时，需要确保映射中的条目以插入顺序进行处理的场景，如配置参数、历史记录等。
  • 便于迭代访问 ：在需要遍历映射中的所有条目时，IterableMap 的设计使得操作更加简洁。

4.8. Trie

Trie 是一种树形数据结构，用于高效存储和检索字符串，尤其适用于前缀匹配的场景。Apache Commons Collections4 提供了 Trie 接口和相关实现，允许开发者使用 Trie 结构来存储字符串集合。

4.8.1 主要特性

  • 前缀搜索：能够快速查找以某个前缀开头的字符串，这使得 Trie 在自动补全和拼写检查等应用中非常有效。
  • 空间效率：Trie 通过共享公共前缀来节省内存，与单独存储每个字符串相比，具有更好的空间效率。
  • 动态插入和删除：Trie 支持动态添加和删除字符串，这对于需要频繁更新的数据集非常有用。

4.8.2 主要方法

以下是 Trie 接口中的一些主要方法：

  • void insert(String word)：将一个字符串插入到 Trie 中。
  • boolean contains(String word)：检查 Trie 中是否包含某个字符串。
  • List<String> autocomplete(String prefix)：返回以给定前缀开头的所有字符串列表。
  • void delete(String word)：从 Trie 中删除一个字符串。

4.8.3 实现示例

以下是使用 Trie 的简单示例，展示如何插入字符串、检查是否存在以及进行前缀匹配。

java 复制代码 
import org.apache.commons.collections4.trie.PatriciaTrie;

public class TrieExample {
    public static void main(String[] args) {
        PatriciaTrie<String> trie = new PatriciaTrie<>();

        // 插入字符串
        trie.put("apple", "A fruit");
        trie.put("app", "A short form of application");
        trie.put("apricot", "Another fruit");

        // 检查是否包含某个字符串
        System.out.println("Contains 'apple'? " + trie.containsKey("apple")); // true
        System.out.println("Contains 'banana'? " + trie.containsKey("banana")); // false

        // 前缀匹配
        String prefix = "app";
        List<String> suggestions = new ArrayList<>(trie.prefixMap(prefix).keySet());
        System.out.println("Autocomplete suggestions for '" + prefix + "': " + suggestions);
    }
}

4.8.4 使用场景

  • 自动补全：在输入框中，实时给出用户可能输入的选项。
  • 拼写检查：根据用户输入，给出正确的拼写建议。
  • 字典实现：用于词汇表、搜索引擎中的关键词管理等。

4.8.5 性能

  • 插入时间复杂度：O(m)，其中 m 是插入字符串的长度。
  • 搜索时间复杂度：O(m)，其中 m 是搜索字符串的长度。
  • 空间复杂度：取决于插入的字符串数量及其共同前缀。

Trie 在处理大量字符串时表现出色，特别是当应用程序需要支持高效的前缀搜索时，选择 Trie 结构将极大提高性能。

4.9. ComparatorUtils

ComparatorUtils 是 Apache Commons Collections4 中的一个工具类，提供了一系列静态方法，用于创建和组合比较器（Comparator）。它简化了比较对象的操作，支持各种排序需求。

4.9.1 主要特性

  • 组合比较器：能够将多个比较器组合成一个，从而支持多级排序。
  • 空值处理：提供了对空值的自定义处理选项。
  • 简化的比较器创建：提供了各种方法来快速创建常见的比较器。

4.9.2 主要方法

以下是 ComparatorUtils 中的一些重要方法：

  • Comparator<T> nullsFirst(Comparator<T> comparator)：返回一个比较器，该比较器在比较时将空值排在前面。

    java 复制代码 
    Comparator<String> comparator = ComparatorUtils.nullsFirst(Comparator.naturalOrder());

  • Comparator<T> nullsLast(Comparator<T> comparator)：返回一个比较器，该比较器在比较时将空值排在最后。

    java 复制代码 
    Comparator<String> comparator = ComparatorUtils.nullsLast(Comparator.naturalOrder());

  • Comparator<T> chained(Comparator<T>... comparators)：返回一个组合比较器，按照提供的比较器顺序进行比较。

    java 复制代码 
    Comparator<Person> combinedComparator = ComparatorUtils.chained(
    Comparator.comparing(Person::getLastName),
    Comparator.comparing(Person::getFirstName)
);

  • Comparator<T> reversed(Comparator<T> comparator)：返回一个比较器，该比较器与提供的比较器具有相反的顺序。

    java 复制代码 
    Comparator<String> reversedComparator = ComparatorUtils.reversed(Comparator.naturalOrder());

4.9.3 使用示例

以下示例展示了如何使用 ComparatorUtils 来处理多个比较器并进行排序。

java 复制代码 
import org.apache.commons.collections4.ComparatorUtils;
import java.util.Arrays;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;

public class ComparatorUtilsExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie", null, "Dave");

        // 使用 nullsLast 处理空值
        names.sort(ComparatorUtils.nullsLast(Comparator.naturalOrder()));
        System.out.println("Sorted with nulls last: " + names);

        // 组合比较器
        List<Person> people = Arrays.asList(
            new Person("Alice", "Smith"),
            new Person("Bob", "Johnson"),
            new Person("Alice", "Johnson")
        );

        people.sort(ComparatorUtils.chained(
            Comparator.comparing(Person::getFirstName),
            Comparator.comparing(Person::getLastName)
        ));

        // 输出排序后的结果
        System.out.println("Sorted people: " + people);
    }
}

class Person {
    private String firstName;
    private String lastName;

    // Constructor, getters, and toString() omitted for brevity
}

4.9.4 使用场景

  • 自定义排序：在需要对复杂对象进行多重排序时，使用组合比较器可以简化代码。
  • 空值优先级处理：在排序时处理空值时，能够灵活指定它们的位置。
  • 集合操作：在进行集合排序时，能够简化比较器的创建和使用。

4.9.5 性能

  • 时间复杂度：与排序算法相关，使用组合比较器时，通常保持 O(n log n) 的时间复杂度。
  • 空间复杂度：额外的空间复杂度通常较低，主要用于存储比较器。

4.10. FixedSizeList、LazyList、UnmodifiableList

在 Apache Commons Collections4 中，FixedSizeList、LazyList 和 UnmodifiableList 是用于创建不同特性列表的工具类。每个类都有其特定的用途和特点，下面逐一展开说明。

4.10.1 FixedSizeList

FixedSizeList 是一种固定大小的列表实现，它限制了列表的大小，不允许添加或删除元素。这个特性使得它适用于那些对元素数量有严格控制的场合。

  • 创建：

    使用 FixedSizeList，可以通过调用 FixedSizeList.fixedSizeList(List<T> list) 方法创建一个固定大小的列表。

    java 复制代码 
    List<String> originalList = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C"));
List<String> fixedSizeList = FixedSizeList.fixedSizeList(originalList);

  • 行为：

    • 尝试添加元素会抛出 UnsupportedOperationException。
    • 可以修改列表中的现有元素，但不能更改列表的大小。
    java 复制代码 
    fixedSizeList.set(1, "D"); // 修改成功
fixedSizeList.add("E"); // 抛出异常

4.10.2 LazyList

LazyList 是一种延迟加载的列表实现，只有在访问元素时才会初始化元素。这个特性非常适合处理大型数据集，特别是在需要延迟加载数据以提高性能的情况下。

  • 创建：

    使用 LazyList，可以通过调用 LazyList.lazyList(List<T> list, Factory<T> factory) 方法来创建。

    java 复制代码 
    List<String> lazyList = LazyList.lazyList(new ArrayList<>(), () -> "defaultValue");

  • 行为：

    • 当访问未初始化的元素时，会自动调用提供的工厂方法来初始化该元素。
    • 支持修改和删除元素，但只有在元素被实际访问时才会执行初始化。
    java 复制代码 
    String value = lazyList.get(0); // 触发初始化，返回 "defaultValue"
lazyList.set(0, "New Value"); // 修改元素

4.10.3 UnmodifiableList

UnmodifiableList 是一种不可修改的列表实现，它包装了另一个列表，使其不可变。这种实现适用于需要提供只读访问的场合，确保数据不被修改。

  • 创建：

    可以通过调用 UnmodifiableList.unmodifiableList(List<T> list) 方法创建。

    java 复制代码 
    List<String> originalList = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C"));
List<String> unmodifiableList = UnmodifiableList.unmodifiableList(originalList);

  • 行为：

    • 所有对列表的修改操作（如 add、remove、set）都会抛出 UnsupportedOperationException。
    • 可以安全地在多线程环境中共享，因为列表不会被修改。
    java 复制代码 
    unmodifiableList.add("D"); // 抛出异常
String value = unmodifiableList.get(0); // 允许访问元素

4.10.4 使用示例

以下示例展示了如何使用 FixedSizeList、LazyList 和 UnmodifiableList：

java 复制代码 
import org.apache.commons.collections4.ListUtils;
import org.apache.commons.collections4.list.FixedSizeList;
import org.apache.commons.collections4.list.LazyList;
import org.apache.commons.collections4.list.UnmodifiableList;

import java.util.ArrayList;
import java.util.Arrays;
import java.util.List;

public class ListUtilsExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 使用 FixedSizeList
        List<String> originalList = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C"));
        List<String> fixedSizeList = FixedSizeList.fixedSizeList(originalList);
        
        fixedSizeList.set(0, "Z"); // 修改成功
        System.out.println("FixedSizeList: " + fixedSizeList);
        // fixedSizeList.add("D"); // 抛出异常

        // 使用 LazyList
        List<String> lazyList = LazyList.lazyList(new ArrayList<>(), () -> "defaultValue");
        
        String value = lazyList.get(0); // 触发初始化
        System.out.println("LazyList first element: " + value); // 输出 "defaultValue"
        
        lazyList.set(0, "New Value"); // 修改元素
        System.out.println("LazyList first element after modification: " + lazyList.get(0));

        // 使用 UnmodifiableList
        List<String> unmodifiableList = UnmodifiableList.unmodifiableList(originalList);
        
        // unmodifiableList.add("D"); // 抛出异常
        System.out.println("UnmodifiableList: " + unmodifiableList);
    }
}

4.10.5 使用场景

  • FixedSizeList：适合需要限制大小的场景，例如实现固定大小的缓存。
  • LazyList：适用于延迟加载数据的场合，可以减少内存消耗和提升性能。
  • UnmodifiableList：适合需要提供只读视图的场景，如防止数据被意外修改。

5. 扩展阅读

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