Java集合的便利工廠方法
1.概述
Java 9帶來了期待已久的語法糖，它使用簡潔的單行代碼創建了小的不可修改的Collection實例。根據JEP 269 ，JDK 9中將包括新的便利工廠方法。
在本文中，我們將介紹其用法以及實現細節。
2.歷史與動機
使用傳統方式在Java中創建一個小型的不可變Collection非常冗長。
讓我們以Set為例：
Set<String> set = new HashSet<>();
set.add("foo");
set.add("bar");
set.add("baz");
set = Collections.unmodifiableSet(set);這對於一個簡單的任務來說太多了代碼，應該可以在一個表達式中完成。
以上對於地圖也適用。
但是，對於List ，有一個工廠方法：
List<String> list = Arrays.asList("foo", "bar", "baz");儘管創建List的方法比構造方法的初始化要好，但這並不那麼明顯，因為通常的直覺是不要在Arrays類中查找創建List的方法：
還有其他降低冗長程度的方法，例如雙括號初始化技術：
Set<String> set = Collections.unmodifiableSet(new HashSet<String>() {{
add("foo"); add("bar"); add("baz");
}});或使用Java 8 Streams ：
Stream.of("foo", "bar", "baz")
.collect(collectingAndThen(toSet(), Collections::unmodifiableSet));雙括號技術僅稍微冗長一些，但大大降低了可讀性（被認為是反模式）。
但是，Java 8版本是單行表達式，它也存在一些問題。首先，它並不明顯和直觀。其次，它仍然很冗長。第三，它涉及不必要對象的創建。第四，該方法不能用於創建Map 。
總結缺點，以上方法均未處理特定用例，從而產生了一個很小的，不可修改的Collection一流類問題。
3.描述和用法
為List ， Set和Map接口提供了靜態方法，這些方法將元素作為參數並分別返回List ， Set和Map的實例。
對於所有三個接口，此方法都被稱為of（...） 。
3.1。清單和設定
List和Set工廠方法的簽名和特徵相同：
static <E> List<E> of(E e1, E e2, E e3)
static <E> Set<E> of(E e1, E e2, E e3)方法的用法：
List<String> list = List.of("foo", "bar", "baz");
Set<String> set = Set.of("foo", "bar", "baz");如我們所見，它非常簡單，簡短和簡潔。
在示例中，我們使用的方法正好將三個元素作為參數，並返回大小為3的列表/集合。
但是，此方法有12個重載版本–十一個參數為0到10，而一個參數為var-args：
static <E> List<E> of()
static <E> List<E> of(E e1)
static <E> List<E> of(E e1, E e2)
// ....and so on
static <E> List<E> of(E... elems)對於大多數實際目的，10個元素就足夠了，但是如果需要更多元素，則可以使用var-args版本。
現在，我們可能會問，如果有一個適用於任意數量元素的var-args版本，那麼擁有11個額外方法的意義何在？
答案就是性能。每個var-args方法調用都會隱式創建一個數組。使用重載的方法可以避免不必要的對象創建及其垃圾回收開銷。相反， Arrays.asList始終創建該隱式數組，因此，當元素數較少時，效率較低。
在使用工廠方法創建Set的過程中，如果將重複的元素作為參數傳遞，則在運行時會拋出IllegalArgumentException ：
@Test(expected = IllegalArgumentException.class)
public void onDuplicateElem_IfIllegalArgExp_thenSuccess() {
Set.of("foo", "bar", "baz", "foo");
}這裡要注意的重要一點是，由於工廠方法使用泛型，因此原始類型會自動裝箱。
如果傳遞原始類型的數組，則返回該原始類型的數組的列表。
例如：
int[] arr = { 1, 2, 3, 4, 5 };
List<int[]> list = List.of(arr);在這種情況下，將返回大小為1的List <int []> ，並且索引0處的元素包含該數組。
3.2。地圖
Map工廠方法的簽名為：
static <K,V> Map<K,V> of(K k1, V v1, K k2, V v2, K k3, V v3)和用法：
Map<String, String> map = Map.of("foo", "a", "bar", "b", "baz", "c");與List和Set相似， of（...）方法被重載為具有0到10個鍵值對。
對於Map ，對於10個以上的鍵/值對有一種不同的方法：
static <K,V> Map<K,V> ofEntries(Map.Entry<? extends K,? extends V>... entries)它的用法：
Map<String, String> map = Map.ofEntries(
new AbstractMap.SimpleEntry<>("foo", "a"),
new AbstractMap.SimpleEntry<>("bar", "b"),
new AbstractMap.SimpleEntry<>("baz", "c"));為Key傳遞重複值將拋出IllegalArgumentException ：
@Test(expected = IllegalArgumentException.class)
public void givenDuplicateKeys_ifIllegalArgExp_thenSuccess() {
Map.of("foo", "a", "foo", "b");
}同樣，在Map的情況下，原始類型也會自動裝箱。
4.實施說明
使用工廠方法創建的集合不是常用的實現。
例如， List不是ArrayList ，而Map不是HashMap 。這些是Java 9中引入的不同實現。這些實現是內部的，其構造函數具有受限制的訪問權限。
在本節中，我們將看到一些重要的實現差異，這是所有三種類型的集合所共有的。
4.1。一成不變的
使用工廠方法創建的集合是不可變的，並且更改元素，添加新元素或刪除元素會拋出UnsupportedOperationException ：
@Test(expected = UnsupportedOperationException.class)
public void onElemAdd_ifUnSupportedOpExpnThrown_thenSuccess() {
Set<String> set = Set.of("foo", "bar");
set.add("baz");
}@Test(expected = UnsupportedOperationException.class)
public void onElemModify_ifUnSupportedOpExpnThrown_thenSuccess() {
List<String> list = List.of("foo", "bar");
list.set(0, "baz");
}
另一方面，從Arrays.asList返回的集合 是可變的。因此，可以更改或刪除現有元素。類似List.of，我們不能將新元素添加到從Arrays.asList返回一個列表。
@Test(expected = UnsupportedOperationException.class)
public void onElemRemove_ifUnSupportedOpExpnThrown_thenSuccess() {
Map<String, String> map = Map.of("foo", "a", "bar", "b");
map.remove("foo");
}4.2。不允許空元素
對於List和Set ，任何元素都不能為null 。對於Map ，鍵或值都不能為null 。傳遞null參數會引發NullPointerException ：
@Test(expected = NullPointerException.class)
public void onNullElem_ifNullPtrExpnThrown_thenSuccess() {
List.of("foo", "bar", null);
}與List.of相反， Arrays.asList方法接受空值。
4.3。基於價值的實例
通過工廠方法創建的實例是基於值的。這意味著工廠可以自由創建新實例或返回現有實例。
因此，如果我們創建具有相同值的List，則它們可能會或可能不會引用堆上的同一對象：
List<String> list1 = List.of("foo", "bar");
List<String> list2 = List.of("foo", "bar");在這種情況下，取決於JVM， list1 == list2可能會或可能不會為true 。
4.4。序列化
如果集合的元素是可序列化的，則從工廠方法創建的集合是可序列化的。
5.結論
在本文中，我們介紹了Java 9中引入的Collections的新工廠方法。
通過回顧一些過去創建不可修改集合的方法，我們總結了為什麼此功能是受歡迎的更改。我們介紹了它的用法，並突出顯示了在使用它們時要考慮的關鍵點。
最後，我們澄清了這些集合與常用的實現方式不同，並指出了關鍵的區別。