您是否曾經想替換過HashSet或HashMap使用的equals和hashCode方法？ 或者有一個List的一些元素類型偽裝成的List相關類型的？

轉換集合使這成為可能，并且本文將展示如何實現。

總覽

轉換集合是LibFX 0.3.0的一項功能，該功能將在今天每天發布。 這篇文章將介紹總體思路，涵蓋技術細節，并提供一些可能會派上用場的用例。

正在進行的示例是LibFX中包含的功能演示的稍微改編的變體。 請記住，這只是演示該概念的一個示例。

轉變館藏

轉換集合是另一個集合的視圖（例如，列表中的列表，地圖上的地圖等），其中似乎包含不同類型的元素（例如，整數而不是字符串）。

通過應用轉換從內部元素創建視圖元素。 這是按需發生的，因此轉換集合本身是無狀態的。 作為一個適當的視圖，內部集合以及轉換視圖的所有更改都反映在另一個視圖中（例如Map及其entrySet ）。

命名法

轉換的集合也可以視為裝飾器。 我將裝飾后的集合稱為內部集合，并將其泛型稱為內部類型。 轉換集合及其通用類型分別稱為外部集合和外部類型。

例

讓我們來看一個例子。 假設我們有一組字符串，但是我們知道這些字符串只包含自然數。 我們可以使用一個轉換集來獲取一個看起來像是整數集的視圖。

（類似// "[0, 1] ~ [0, 1]"的System.out.println(innerSet + " ~ " + transformingSet);是System.out.println(innerSet + " ~ " + transformingSet);的控制臺輸出。）

Set<String> innerSet = new HashSet<>(); Set<Integer> transformingSet = new TransformingSet<>(innerSet,/* skipping some details */); // both sets are initially empty: "[] ~ []"// now let's add some elements to the inner set innerSet.add("0"); innerSet.add("1"); innerSet.add("2"); // these elements can be found in the view: "[0, 1, 2] ~ [0, 1, 2]"// modifying the view reflects on the inner set transformingSet.remove(1); // again, the mutation is visible in both sets: "[0, 2] ~ [0, 2]"

看看轉換有多愉快？

發布時間由Rooners玩具攝影下的CC-BY-NC-ND 2.0 。

細節

像往常一樣，魔鬼在細節中，所以讓我們討論這個抽象的重要部分。

轉寄

轉換集合是另一個集合的視圖。 這意味著它們本身不保存任何元素，而是將所有調用轉發給內部/裝飾的集合。

他們通過將調用參數從外部類型轉換為內部類型并使用這些參數調用內部集合來實現此目的。 然后，將返回值從內部類型轉換為外部類型。 對于以集合為參數的調用，這變得有些復雜，但是方法基本上是相同的。

所有轉換集合的實現方式都是將方法的每次調用轉發到內部集合上的相同方法 （包括default方法 ）。 這意味著內部集合對線程安全性，原子性等的任何保證也將由轉換集合維護。

轉型

轉換是通過在構造過程中指定的一對函數來計算的。 一個用于將外部元素轉換為內部元素，另一個用于另一個方向。 （對于映射，存在兩對這樣的對：一對用于鍵，一對用于值。）

轉換函數關于equals必須彼此相反，即， outer.equals(toOuter(toInner(outer))和inner.equals(toInner(toOuter(inner))對于所有外部元素和內部元素必須為true。并非如此，這些集合的行為可能無法預測。

對于身份而言，情況并非如此，即， outer == toOuter(toInner(outer))可能為false。 詳細信息取決于所應用的轉換，并且通常未指定-它可能永遠不會，有時或永遠都是正確的。

例

讓我們看看轉換函數如何查找我們的字符串和整數集：

private Integer stringToInteger(String string) {return Integer.parseInt(string); }private String integerToString(Integer integer) {return integer.toString(); }

這就是我們使用它們創建轉換集的方式：

Set<Integer> transformingSet = new TransformingSet<>(innerSet,this::stringToInteger, this::integerToString,/* still skipping some details */);

直截了當吧？

是的，但是即使這個簡單的示例也包含陷阱。 注意前導零的字符串如何映射到相同的整數。 這可以用于創建不良行為：

innerSet.add("010"); innerSet.add("10"); // now the transforming sets contains the same entry twice: // "[010, 10] ~ [10, 10]"// sizes of different sets: System.out.println(innerSet.size()); // "2" System.out.println(transformingSet.size()); // "2" System.out.println(new HashSet<>(transformingSet).size()); // "1" !// removing is also problematic transformingSet.remove(10) // the call returns true // one of the elements could be removed: "[010] ~ [10]" transformingSet.remove(10) // the call returns false // indeed, nothing changed: "[010] ~ [10]"// now things are crazy - this returns false: transformingSet.contains(transformingSet.iterator().next()) // the transforming set does not contain its own elements ~> WAT?

因此，在使用轉換集合時，仔細考慮轉換非常重要。 它們必須彼此相反！

但這僅限于實際發生的內部和外部元素就足夠了。 在該示例中，問題僅在引入前導零的字符串時才開始。 如果這些被某些業務規則所禁止，并且已經正確執行，那么一切都會好起來的。

類型安全

以通常的靜態，編譯時方式，對轉換集合進行的所有操作都是類型安全的。 但是，由于收集接口中的許多方法都允許對象（例如Collection.contains(Object) ）或未知通用類型的集合（例如Collection.addAll(Collection<?>) ）作為參數，因此這并不涵蓋所有可能發生在以下情況的情況運行。

請注意，這些調用的參數必須從外部類型轉換為內部類型，才能將調用轉發到內部集合。 如果使用非外部類型的實例調用它們，則很可能無法將其傳遞給轉換函數。 在這種情況下，該方法可能會拋出ClassCastException 。 盡管這與方法的合同一致，但可能仍然是意外的。

為了減少這種風險，轉換集合的構造函數需要使用內部和外部類型的令牌。 它們用于檢查元素是否為必需類型，如果不是，則可以毫無例外地優雅地回答查詢。

例

我們終于可以確切地看到如何創建轉換集：

Set<Integer> transformingSet = new TransformingSet<>(innerSet,String.class, this::stringToInteger,Integer.class, this::integerToString);

構造函數實際上接受Class<? super I> Class<? super I>所以這也將編譯：

Set<Integer> transformingSetWithoutTokens = new TransformingSet<>(innerSet,Object.class, this::stringToInteger,Object.class, this::integerToString);

但是由于所有內容都是對象，所以針對令牌的類型檢查變得無用，并且調用轉換函數可能會導致異常：

Object o = new Object(); innerSet.contains(o); // false transformingSet.contains(o); // false transformingSetWithoutTokens.contains(o); // exception

用例

我想說，轉換集合是一種非常專業的工具，不太可能經常使用，但在每個分類良好的工具箱中仍然占有一席之地。

重要的是要注意，如果性能至關重要，則可能會出現問題。 每次調用包含或返回元素的轉換集合，都會導致至少創建一個（通常是多個）對象。 這些對垃圾收集器施加了壓力，并導致通往有效負載的方式的間接級別更高。 （與以往一樣，在討論性能時：首先要介紹！）

那么轉換集合的用例是什么？ 上面我們已經看到了如何將集合的元素類型更改為另一種。 盡管這代表了總體思路，但我認為這不是一個非常普遍的用例（盡管在某些邊緣情況下是有效的方法）。

在這里，我將展示兩個更狹窄的解決方案，您可能希望在某些時候使用它們。 但是我也希望這能使您了解如何使用轉換集合來解決棘手的情況。 也許您的問題的解決方案在于巧妙地應用此概念。

用Equals和HashCode代替

我一直很喜歡.NET的哈希圖（他們稱其為字典）如何具有將EqualityComparer作為參數的構造函數 。 通常將在鍵上調用的所有對equals和hashCode調用都委派給該實例。 因此有可能即時替換有問題的實現。

當您處理無法完全控制的有問題的舊版代碼或庫代碼時，這可以節省生命。 當需要一些特殊的比較機制時，它也很有用。

使用轉換集合，這很容易。 為了使它更加容易，LibFX已經包含一個EqualityTransformingSet和EqualityTransformingMap 。 它們修飾另一個集合或映射實現，并且在構造過程中可以提供鍵和元素的equals和hashCode函數。

例

假設您想將字符串用作set元素，但為了進行比較，您僅對它們的長度感興趣。

Set<String> lengthSet = EqualityTransformingSet.withElementType(String.class).withInnerSet(new HashSet<Object>()).withEquals((a, b) -> a.length != b.length).withHash(String::length).build();lengthSet.add("a"); lengthSet.add("b"); System.out.println(lengthSet); // "[a]"

從集合中刪除可選性

也許您正在與一個在各處使用Optional的想法的人一起工作，然后瘋狂地使用它，現在您有了Set<Optional<String>> 。 如果無法修改代碼（或您的同事），則可以使用轉換集合來獲取一個對您隱藏Optional的視圖。

同樣，實現起來很簡單，因此LibFX已經以OptionalTransforming[Collection|List|Set]的形式包含了它。

例

Set<Optional<String>> innerSet = new HashSet<>(); Set<String> transformingSet =new OptionalTransformingSet<String>(innerSet, String.class);innerSet.add(Optional.empty()); innerSet.add(Optional.of("A"));// "[Optional.empty, Optional[A]] ~ [null, A]"

請注意， null表示空的optional的方式。 這是默認行為，但是您也可以將另一個字符串指定為空的Optionals的值：

Set<String> transformingSet =new OptionalTransformingSet<String>(innerSet, String.class, "DEFAULT");// ... code as above ... // "[Optional.empty, Optional[A]] ~ [DEFAULT, A]"

這樣可以避免使用Optional和null作為元素，但是現在您必須確保永遠不會有包含DEFAULT的Optional。 （如果確實如此，則隱式轉換不是彼此相反的，我們已經在上面看到了這些轉換會引起問題。）

有關此示例的更多詳細信息，請查看演示 。

反射

我們已經介紹過，轉換集合是另一個集合的視圖。 使用類型標記（以最大程度地減少ClassCastExceptions ）和一對轉換函數（它們必須彼此相反），每個調用都將轉發到經過修飾的集合。 轉換后的集合可以維護修飾后的集合所做的關于線程安全性，原子性的所有保證。

然后，我們看到了轉換集合的兩個特定用例：替換等于和哈希數據結構使用的哈希碼，以及從Collection<Optional<E>>刪除可選性。

談談LibFX

就像我說的那樣，轉換集合是我的開源項目LibFX的一部分。 如果您考慮使用它，我想指出一些事情：

• 這篇文章介紹了這個想法和一些細節，但是并不能代替文檔。 查閱Wiki，獲取最新描述和指向Javadoc的指針。
• 我認真對待測試。 多虧了Guava ，約6.500個單元測試涵蓋了轉換集合。
• LibFX是根據GPL許可的。 如果那不適合您的許可模式，請隨時與我聯系。

翻譯自: https://www.javacodegeeks.com/2015/05/transforming-collections.html

總結

以上是生活随笔為你收集整理的转变馆藏的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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