Guava是一种基于开源的Java库，其中包含谷歌正在由他们很多项目使用的很多核心库。这个库是为了方便编码，并减少编码错误。这个库提供用于集合，缓存，支持原语，并发性，常见注解，字符串处理，I/O和验证的实用方法。
Guava 的好处：
- 标准化 - Guava库是由谷歌托管。
- 高效 - 可靠，快速和有效的扩展JAVA标准库
- 优化 -Guava库经过高度的优化。
- 函数式编程 -增加JAVA功能和处理能力。
- 实用程序 - 提供了经常需要在应用程序开发的许多实用程序类。
- 验证 -提供标准的故障安全验证机制。
- 最佳实践 - 强调最佳的做法。
今天我们就一起来学习一下Guava吧。
不可变集合
范例
public static final ImmutableSet<String> COLOR_NAMES = ImmutableSet.of(
"red",
"orange",
"yellow",
"green",
"blue",
"purple");
class Foo {
Set<Bar> bars;
Foo(Set<Bar> bars) {
this.bars = ImmutableSet.copyOf(bars); // defensive copy!
}
}
为什么要使用不可变集合
不可变对象有很多优点，包括：
- 当对象被不可信的库调用时，不可变形式是安全的；
- 不可变对象被多个线程调用时，不存在竞态条件问题
- 不可变集合不需要考虑变化，因此可以节省时间和空间。所有不可变的集合都比它们的可变形式有更好的内存利用率（分析和测试细节）；
- 不可变对象因为有固定不变，可以作为常量来安全使用。
创建对象的不可变拷贝是一项很好的防御性编程技巧。Guava 为所有 JDK 标准集合类型和 Guava 新集合类型都提供了简单易用的不可变版本。
JDK 也提供了 Collections.unmodifiableXXX 方法把集合包装为不可变形式，但我们认为不够好：
- 笨重而且累赘：不能舒适地用在所有想做防御性拷贝的场景；
- 不安全：要保证没人通过原集合的引用进行修改，返回的集合才是事实上不可变的；
- 低效：包装过的集合仍然保有可变集合的开销，比如并发修改的检查、散列表的额外空间，等等。
如果你没有修改某个集合的需求，或者希望某个集合保持不变时，把它防御性地拷贝到不可变集合是个很好的实践。
重要提示：所有 Guava 不可变集合的实现都不接受 null 值。我们对 Google 内部的代码库做过详细研究，发现只有 5%的情况需要在集合中允许 null 元素，剩下的 95%场景都是遇到 null 值就快速失败。如果你需要在不可变集合中使用 null，请使用 JDK 中的Collections.unmodifiableXXX 方法。更多细节建议请参考“使用和避免null”。
怎么使用不可变集合
不可变集合可以用如下多种方式创建：
- copyOf 方法，如 ImmutableSet.copyOf(set);
- of 方法，如 ImmutableSet.of(“a”, “b”, “c”)或 ImmutableMap.of(“a”, 1, “b”, 2);
- Builder 工具，如
public static final ImmutableSet<Color> GOOGLE_COLORS =
ImmutableSet.<Color>builder()
.addAll(WEBSAFE_COLORS)
.add(new Color(0, 191, 255))
.build();
此外，对有序不可变集合来说，排序是在构造集合的时候完成的，如：
ImmutableSortedSet.of("a", "b", "c", "a", "d", "b");
会在构造时就把元素排序为 a, b, c, d。
asList视图
所有不可变集合都有一个 asList()方法提供 ImmutableList 视图，来帮助你用列表形式方便地读取集合元素。例如，你可以使用 sortedSet.asList().get(k)从 ImmutableSortedSet 中读取第 k 个最小元素。
asList()返回的 ImmutableList 通常是——并不总是——开销稳定的视图实现，而不是简单地把元素拷贝进 List。也就是说，asList 返回的列表视图通常比一般的列表平均性能更好，比如，在底层集合支持的情况下，它总是使用高效的 contains 方法。
关联可变集合和不可变集合
| 可变集合接口 | 属于JDK还是Guava | 不可变版本 |
|---|---|---|
| Collection | JDK | ImmutableCollection |
| List | JDK | ImmutableList |
| Set | JDK | ImmutableSet |
| SortedSet/NavigableSet | JDK | ImmutableSortedSet |
| Map | JDK | ImmutableMap |
| SortedMap | JDK | ImmutableSortedMap |
| Multiset | Guava | ImmutableMultiset |
| SortedMultiset | Guava | ImmutableSortedMultiset |
| Multimap | Guava | ImmutableMultimap |
| ListMultimap | Guava | ImmutableListMultimap |
| SetMultimap | Guava | ImmutableSetMultimap |
| BiMap | Guava | ImmutableBiMap |
| ClassToInstanceMap | Guava | ImmutableClassToInstanceMap |
| Table | Guava | ImmutableTable |
新集合类型
Guava 引入了很多 JDK 没有的、但我们发现明显有用的新集合类型。这些新类型是为了和 JDK 集合框架共存，而没有往 JDK 集合抽象中硬塞其他概念。作为一般规则，Guava 集合非常精准地遵循了 JDK 接口契约。
Multiset
Guava 提供了一个新集合类型 Multiset，它可以多次添加相等的元素。Multiset继承自 JDK 中的 Collection 接口，而不是 Set 接口，所以包含重复元素并没有违反原有的接口契约。
可以用两种方式看待 Multiset：
- 没有元素顺序限制的 ArrayList
- Map<E, Integer>，键为元素，值为计数
Guava 的 Multiset API 也结合考虑了这两种方式：
当把 Multiset 看成普通的 Collection 时，它表现得就像无序的 ArrayList：
-
add(E)添加单个给定元素 -
iterator()返回一个迭代器，包含 Multiset 的所有元素（包括重复的元素） -
size()返回所有元素的总个数（包括重复的元素）
当把 Multiset 看作 Map<E, Integer>时，它也提供了符合性能期望的查询操作： -
count(Object)返回给定元素的计数。HashMultiset.count 的复杂度为 O(1)，TreeMultiset.count 的复杂
度为 O(log n)。 -
entrySet()返回 Set<Multiset.Entry>，和 Map 的 entrySet 类似。 -
elementSet()返回所有不重复元素的 Set，和 Map 的 keySet()类似。 - 所有 Multiset 实现的内存消耗随着不重复元素的个数线性增长。
特别注意，Multi set.addAll(Collection)可以添加 Collection 中的所有元素并进行计数，这比用 for 循环往 Map 添加元素和计数 方便多了。
| 方法 | 描述 |
|---|---|
| count(E) | 给定元素在 Multiset 中的计数 |
| elementSet() | Multiset 中不重复元素的集合，类型为 Set<E> |
| entrySet() | 和 Map 的 entrySet 类似，返回 Set<Multiset.Entry<E>>，其中包含的 Entry 支持 getElement()和 getCount()方法 |
| add(E, int) | 增加给定元素在 Multiset 中的计数 |
| remove(E, int) | 减少给定元素在 Multiset 中的计数 |
| setCount(E, int) | 设置给定元素在 Multiset 中的计数，不可以为负数 |
| size() | 返回集合元素的总个数（包括重复的元素） |
Multiset 不是 Map
请注意，Multiset不是 Map<E, Integer>，虽然 Map 可能是某些 Multiset 实现的一部分。准确来说 Multiset 是一种 Collection 类型，并履行了 Collection 接口相关的契约。关于 Multiset 和 Map 的显著区别还包括：
- Multiset 中的元素计数只能是正数。任何元素的计数都不能为负，也不能是 0。elementSet()和 entrySe
t()视图中也不会有这样的元素。 - multiset.size()返回集合的大小，等同于所有元素计数的总和。对于不重复元素的个数，应使用 elementSet().size()方法。（因此，add(E)把 multiset.size()增加 1）
- multiset.iterator()会迭代重复元素，因此迭代长度等于 multiset.size()。
- Multiset 支持直接增加、减少或设置元素的计数。setCount(elem, 0)等同于移除所有 elem。
- 对 multiset 中没有的元素，multiset.count(elem)始终返回 0。
Multiset 的各种实现
Guava 提供了多种 Multiset 的实现，大致对应 JDK 中 Map 的各种实现：
| Map | 对应的Multiset | 是否支持null元素 |
|---|---|---|
| HashMap | HashMultiset | 是 |
| TreeMap | TreeMultiset | 是（如果 comparator 支持的话） |
| LinkedHashMap | LinkedHashMultiset | 是 |
| ConcurrentHashMap | ConcurrentHashMultiset | 否 |
| ImmutableMap | ImmutableMultiset | 否 |
Multimap
每个有经验的 Java 程序员都在某处实现过 Map<K, List>或 Map<K, Set>，并且要忍受这个结构的笨拙。例如，Map<K, Set>通常用来表示非标定有向图。Guava 的 Multimap 可以很容易地把一个键映射到多个值。换句话说，Multimap 是把键映射到任意多个值的一般方式。
可以用两种方式思考 Multimap 的概念：”键-单个值映射”的集合：
a -> 1 a -> 2 a ->4 b -> 3 c -> 5
或者”键-值集合映射”的映射：
a -> [1, 2, 4] b -> 3 c -> 5
一般来说，Multimap 接口应该用第一种方式看待，但 asMap()视图返回 Map<K, Collection>，让你可以按另一种方式看待 Multimap。重要的是，不会有任何键映射到空集合：一个键要么至少到一个值，要么根本就不在Multimap 中。
很少会直接使用 Multimap 接口，更多时候你会用 ListMultimap或SetMultimap接口，它们分别把键映射到 List 或 Set。
修改 Multimap
Multimap.get(key)以集合形式返回键所对应的值视图，即使没有任何对应的值，也会返回空集合。ListMultimap.get(key)返回 List，SetMultimap.get(key)返回 Set。
对值视图集合进行的修改最终都会反映到底层的 Multimap。例如：
Set<Person> aliceChildren = childrenMultimap.get(alice);
aliceChildren.clear();
aliceChildren.add(bob);
aliceChildren.add(carol);
其他（更直接地）修改 Multimap 的方法有：
| 方法签名 | 描述 | 等价于 |
|---|---|---|
| put(K, V) | 添加键到单个值的映射 | multimap.get(key).add(value) |
| putAll(K, Iterable<V>) | 依次添加键到多个值的映射 | Iterables.addAll(multimap.get(key), values) |
| remove(K, V) | 移除键到值的映射；如果有这样的键值并成功移除，返回 true。 | multimap.get(key).remove(value) |
| removeAll(K) | 清除键对应的所有值，返回的集合包含所有之前映射到 K 的值，但修改这个集合就不会影响 Multimap 了。 | multimap.get(key).clear() |
| replaceValues(K, Iterable<V>) | 清除键对应的所有值，并重新把 key 关联到 Iterable 中的每个元素。返回的集合包含所有之前映射到 K 的值。 | multimap.get(key).clear(); Iterables.addAll(multimap.get(key), values) |
Multimap 的视图
Multimap 还支持若干强大的视图：
-
asMap为 Multimap<K, V>提供 Map<K,Collection>形式的视图。。返回的 Map 支持 remove 操作，并且会反映到底层的 Multimap，但它不支持 put 或 putAll 操作。 -
entries用 Collection<Map.Entry<K, V>>返回 Multimap 中所有”键-单个值映射”——包括重复
键。（对 SetMultimap，返回的是 Set） -
keySet用 Set 表示 Multimap 中所有不同的键。 -
keys用 Multiset 表示 Multimap 中的所有键，每个键重复出现的次数等于它映射的值的个数。可以从这个
Multiset 中移除元素，但不能做添加操作；移除操作会反映到底层的 Multimap。 -
values()用一个”扁平”的Collection包含 Multimap 中的所有值。
Multimap 的各种实现
Multimap 提供了多种形式的实现。在大多数要使用 Map<K, Collection>的地方，你都可以使用它们：
| 实现 | 键行为类似 | 值行为类似 |
|---|---|---|
| ArrayListMultimap | HashMap | ArrayList |
| HashMultimap | HashMap | HashSet |
| LinkedListMultimap* | LinkedHashMap* | LinkedList* |
| LinkedHashMultimap** | LinkedHashMap | LinkedHashMap |
| TreeMultimap | TreeMap | TreeSet |
| ImmutableListMultimap | ImmutableMap | ImmutableList |
| ImmutableSetMultimap | ImmutableMap | ImmutableSet |
除了两个不可变形式的实现，其他所有实现都支持 null 键和 null 值
- LinkedListMultimap.entries()保留了所有键和值的迭代顺序。
- LinkedHashMultimap 保留了映射项的插入顺序，包括键插入的顺序，以及键映射的所有值的插入顺序。
BiMap
传统上，实现键值对的双向映射需要维护两个单独的 map，并保持它们间的同步。但这种方式很容易出错，而且
对于值已经在 map 中的情况，会变得非常混乱。例如：
Map<String, Integer> nameToId = Maps.newHashMap();
Map<Integer, String> idToName = Maps.newHashMap();
nameToId.put("Bob", 42);
idToName.put(42, "Bob");
//如果"Bob"和42已经在map中了，会发生什么?
//如果我们忘了同步两个map，会有诡异的bug发生...
BiMap<K, V>是特殊的 Map：
- 可以用 inverse() 反转 BiMap<K, V>的键值映射
- 保证值是唯一的，因此 values()返回 Set 而不是普通的 Collection
在 BiMap 中，如果你想把键映射到已经存在的值，会抛出 IllegalArgumentException 异常。如果对特定值，你想要强制替换它的键，请使用 BiMap.forcePut(key, value)。
BiMap<String, Integer> userId = HashBiMap.create();
...
String userForId = userId.inverse().get(id);
BiMap 的各种实现
| 键–值实现 | 值–键实现 | 对应的BiMap实现 |
|---|---|---|
| HashMap | HashMap | HashBiMap |
| ImmutableMap | ImmutableMap | ImmutableBiMap |
| EnumMap | EnumMap | EnumBiMap |
| EnumMap | HashMap | EnumHashBiMap |
注：Maps 类中还有一些诸如 synchronizedBiMap 的 BiMap 工具方法.
Table
Table<Vertex, Vertex, Double> weightedGraph = HashBasedTable.create();
weightedGraph.put(v1, v2, 4);
weightedGraph.put(v1, v3, 20);
weightedGraph.put(v2, v3, 5);
weightedGraph.row(v1); // returns a Map mapping v2 to 4, v3 to 20
weightedGraph.column(v3); // returns a Map mapping v1 to 20, v2 to 5
通常来说，当你想使用多个键做索引的时候，你可能会用类似 Map<FirstName, Map<LastName, Person>>的实现，这种方式很丑陋，使用上也不友好。Guava 为此提供了新集合类型 Table，它有两个支持所有类型的键：”行”和”列”。Table 提供多种视图，以便你从各种角度使用它：
-
rowMap()：用 Map<R, Map<C, V>>表现 Table<R, C, V>。同样的， rowKeySet()返回”行”的集合S
et。 -
row(r)：用 Map<C, V>返回给定”行”的所有列，对这个 map 进行的写操作也将写入 Table 中。 -
类似的列访问方法：
columnMap()、columnKeySet()、column(c)。（基于列的访问会比基于的行访问稍
微低效点） -
cellSet()：用元素类型为 Table.Cell<R, C, V>的 Set 表现 Table<R, C, V>。Cell 类似于 Map.Entry，但
它是用行和列两个键区分的。
Table 有如下几种实现： -
HashBasedTable：本质上用 HashMap<R, HashMap<C, V>>实现； -
TreeBasedTable：本质上用 TreeMap<R, TreeMap<C,V>>实现；
-ImmutableTable：本质上用 ImmutableMap<R, ImmutableMap<C, V>>实现；注：ImmutableTable对稀疏或密集的数据集都有优化。 -
ArrayTable：要求在构造时就指定行和列的大小，本质上由一个二维数组实现，以提升访问速度和密集 Table 的内存利用率。
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