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Java集合使用注意事项总结

来源:互联网 收集:自由互联 发布时间:2023-09-03
Java集合使用注意事项总结 集合判空 判断所有集合内部的元素是否为空,使用 isEmpty() 方法,而不是 size()==0 的方式。 这是因为 isEmpty() 方法的可读性更好,并且时间复杂度为 O(1)。 绝大

Java集合使用注意事项总结

集合判空

判断所有集合内部的元素是否为空,使用 isEmpty() 方法,而不是 size()==0 的方式。

这是因为 isEmpty() 方法的可读性更好,并且时间复杂度为 O(1)。

绝大部分我们使用的集合的 size() 方法的时间复杂度也是 O(1),不过,也有很多复杂度不是 O(1) 的,比如 java.util.concurrent 包下的某些集合(ConcurrentLinkedQueueConcurrentHashMap...)。

集合转 Map

在使用 java.util.stream.Collectors 类的 toMap() 方法转为 Map 集合时,一定要注意当 value 为 null 时会抛 NPE 异常。

class Person {
    private String name;
    private String phoneNumber;
     // getters and setters
}

List<Person> bookList = new ArrayList<>();
bookList.add(new Person("jack","18163138123"));
bookList.add(new Person("martin",null));
// 空指针异常
bookList.stream().collect(Collectors.toMap(Person::getName, Person::getPhoneNumber));

集合遍历

不要在 foreach 循环里进行元素的 remove/add 操作。remove 元素请使用 Iterator 方式,如果并发操作,需要对 Iterator 对象加锁。

通过反编译你会发现 foreach 语法底层其实还是依赖 Iterator 。不过, remove/add 操作直接调用的是集合自己的方法,而不是 Iteratorremove/add方法

这就导致 Iterator 莫名其妙地发现自己有元素被 remove/add ,然后,它就会抛出一个 ConcurrentModificationException 来提示用户发生了并发修改异常。这就是单线程状态下产生的 fail-fast 机制。

fail-fast 机制:多个线程对 fail-fast 集合进行修改的时候,可能会抛出ConcurrentModificationException。 即使是单线程下也有可能会出现这种情况,上面已经提到过。

Java8 开始,可以使用 Collection#removeIf()方法删除满足特定条件的元素,如

List<Integer> list = new ArrayList<>();
for (int i = 1; i <= 10; ++i) {
    list.add(i);
}
list.removeIf(filter -> filter % 2 == 0); /* 删除list中的所有偶数 */
System.out.println(list); /* [1, 3, 5, 7, 9] */

除了上面介绍的直接使用 Iterator 进行遍历操作之外,你还可以:

  • 使用普通的 for 循环
  • 使用 fail-safe 的集合类。java.util包下面的所有的集合类都是 fail-fast 的,而java.util.concurrent包下面的所有的类都是 fail-safe 的。

集合去重

可以利用 Set 元素唯一的特性,可以快速对一个集合进行去重操作,避免使用 List 的 contains() 进行遍历去重或者判断包含操作。

这里我们以 HashSetArrayList 为例说明。

// Set 去重代码示例
public static <T> Set<T> removeDuplicateBySet(List<T> data) {

    if (CollectionUtils.isEmpty(data)) {
        return new HashSet<>();
    }
    return new HashSet<>(data);
}

// List 去重代码示例
public static <T> List<T> removeDuplicateByList(List<T> data) {

    if (CollectionUtils.isEmpty(data)) {
        return new ArrayList<>();

    }
    List<T> result = new ArrayList<>(data.size());
    for (T current : data) {
        if (!result.contains(current)) {
            result.add(current);
        }
    }
    return result;
}

两者的核心差别在于 contains() 方法的实现。

HashSetcontains() 方法底部依赖的 HashMapcontainsKey() 方法,时间复杂度接近于 O(1)

没有出现哈希冲突的时候为 O(1)

private transient HashMap<E,Object> map;
public boolean contains(Object o) {
    return map.containsKey(o);
}

我们有 N 个元素插入进 Set 中,那时间复杂度就接近是 O (n)。

ArrayListcontains() 方法是通过遍历所有元素的方法来做的,时间复杂度接近是 O(n)。

集合转数组

使用集合转数组的方法,必须使用集合的 toArray(T[] array),传入的是类型完全一致、长度为 0 的空数组。

toArray(T[] array) 方法的参数是一个泛型数组,如果 toArray 方法中没有传递任何参数的话返回的是 Object类 型数组。

String [] s= new String[]{
    "dog", "lazy", "a", "over", "jumps", "fox", "brown", "quick", "A"
};
List<String> list = Arrays.asList(s);
Collections.reverse(list);
//没有指定类型的话会报错
s=list.toArray(new String[0]);

由于 JVM 优化,new String[0]作为Collection.toArray()方法的参数现在使用更好,new String[0]就是起一个模板的作用,指定了返回数组的类型,0 是为了节省空间,因为它只是为了说明返回的类型。

数组转集合

使用工具类 Arrays.asList() 把数组转换成集合时,不能使用其修改集合相关的方法, 它的 add/remove/clear 方法会抛出 UnsupportedOperationException 异常。

Arrays.asList()在平时开发中还是比较常见的,我们可以使用它将一个数组转换为一个 List 集合。

String[] myArray = {"Apple", "Banana", "Orange"};
List<String> myList = Arrays.asList(myArray);
//上面两个语句等价于下面一条语句
List<String> myList = Arrays.asList("Apple","Banana", "Orange");

JDK 源码对于这个方法的说明:

/**
  *返回由指定数组支持的固定大小的列表。此方法作为基于数组和基于集合的API之间的桥梁,
  * 与 Collection.toArray()结合使用。返回的List是可序列化并实现RandomAccess接口。
  */
public static <T> List<T> asList(T... a) {
    return new ArrayList<>(a);
}

下面我们来总结一下使用注意事项。

1、Arrays.asList()是泛型方法,传递的数组必须是对象数组,而不是基本类型。

int[] myArray = {1, 2, 3};
List myList = Arrays.asList(myArray);
System.out.println(myList.size());//1
System.out.println(myList.get(0));//数组地址值
System.out.println(myList.get(1));//报错:ArrayIndexOutOfBoundsException
int[] array = (int[]) myList.get(0);
System.out.println(array[0]);//1

当传入一个原生数据类型数组时,Arrays.asList() 的真正得到的参数就不是数组中的元素,而是数组对象本身!此时 List 的唯一元素就是这个数组,这也就解释了上面的代码。

我们使用包装类型数组就可以解决这个问题。

Integer[] myArray = {1, 2, 3};

2、使用集合的修改方法: add()remove()clear()会抛出异常。

List myList = Arrays.asList(1, 2, 3);
myList.add(4);//运行时报错:UnsupportedOperationException
myList.remove(1);//运行时报错:UnsupportedOperationException
myList.clear();//运行时报错:UnsupportedOperationException

Arrays.asList() 方法返回的并不是 java.util.ArrayList ,而是 java.util.Arrays 的一个内部类,这个内部类并没有实现集合的修改方法或者说并没有重写这些方法。

List myList = Arrays.asList(1, 2, 3);
System.out.println(myList.getClass());//class java.util.Arrays$ArrayList

下图是 java.util.Arrays$ArrayList 的简易源码,我们可以看到这个类重写的方法有哪些。

  private static class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements RandomAccess, java.io.Serializable
    {
        ...

        @Override
        public E get(int index) {
          ...
        }

        @Override
        public E set(int index, E element) {
          ...
        }

        @Override
        public int indexOf(Object o) {
          ...
        }

        @Override
        public boolean contains(Object o) {
           ...
        }

        @Override
        public void forEach(Consumer<? super E> action) {
          ...
        }

        @Override
        public void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {
          ...
        }

        @Override
        public void sort(Comparator<? super E> c) {
          ...
        }
    }

我们再看一下java.util.AbstractListadd/remove/clear 方法就知道为什么会抛出 UnsupportedOperationException 了。

public E remove(int index) {
    throw new UnsupportedOperationException();
}
public boolean add(E e) {
    add(size(), e);
    return true;
}
public void add(int index, E element) {
    throw new UnsupportedOperationException();
}

public void clear() {
    removeRange(0, size());
}
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
    ListIterator<E> it = listIterator(fromIndex);
    for (int i=0, n=toIndex-fromIndex; i<n; i++) {
        it.next();
        it.remove();
    }
}

那我们如何正确的将数组转换为 ArrayList ?

1、手动实现工具类

//JDK1.5+
static <T> List<T> arrayToList(final T[] array) {
  final List<T> l = new ArrayList<T>(array.length);

  for (final T s : array) {
    l.add(s);
  }
  return l;
}


Integer [] myArray = { 1, 2, 3 };
System.out.println(arrayToList(myArray).getClass());//class java.util.ArrayList

2、最简便的方法

List list = new ArrayList<>(Arrays.asList("a", "b", "c"))

3、使用 Java8 的 Stream(推荐)

Integer [] myArray = { 1, 2, 3 };
List myList = Arrays.stream(myArray).collect(Collectors.toList());
//基本类型也可以实现转换(依赖boxed的装箱操作)
int [] myArray2 = { 1, 2, 3 };
List myList = Arrays.stream(myArray2).boxed().collect(Collectors.toList());

4、 使用 Java9 的 List.of()方法

Integer[] array = {1, 2, 3};
List<Integer> list = List.of(array);
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