一套

甲Set是元素的集合，從而在任何給定的元件Set只出現(xiàn)一次。

更正式地說，集合不包含元素e1和e2對，因此e1.equals(e2) 。

我們可以像這樣在Java 9中輕松創(chuàng)建Set ：

final Set<Integer> s = Set.of(1, 2, 3); System.out.println(s);

這可能會產(chǎn)生以下輸出：

[2, 3, 1]

上面產(chǎn)生的Set是不可變的，即它不能更改，并且也是有限的，因?yàn)镾et有不同數(shù)量的元素，即三個(gè)。 未指定通過元素的讀取方法（例如stream() ， iterator()和forEach() ）返回元素的順序。

無限集

無限集包含無限數(shù)量的元素。 無限集的一個(gè)示例是所有整數(shù)的集合[…，-1，0，1，2，…]，其中整數(shù)不是Java Integer類的整數(shù)，而是根據(jù)整數(shù)的數(shù)學(xué)定義得出的整數(shù)，其中存在對于任何給定的整數(shù)n，始終為更大的整數(shù)n + 1。

有許多無限集，例如所有質(zhì)數(shù)的集合，偶數(shù)整數(shù)的集合，斐波那契數(shù)的集合等。

由于明顯的原因，我們無法預(yù)先計(jì)算和存儲無限Java Set所有元素。 如果嘗試，最終將耗盡內(nèi)存。

我們必須問自己的一個(gè)基本問題是：對于我們擁有的Java類型，實(shí)際上是否存在無限集？ 如果我們有一個(gè)Set<Byte>中有最多256個(gè)元素的Set ，這是遠(yuǎn)離無限的，同樣的道理也適用于Short ，甚至Integer 。 畢竟，只有大約40億個(gè)不同的Integer對象，如果使用位圖表示成員身份，則可以將Set<Integer>裝入0.5 GB。 盡管很大，但不是無限的。

但是，如果我們談?wù)摰氖荓ong或String元素，那么至少實(shí)際上是在接近無限集。 要存儲所有Long的位圖，將需要許多PB內(nèi)部存儲空間。 真正的無限Set將是具有任意長度的字符[az]的所有可能組合的String Set 。

在繼續(xù)之前，我想提一下，這篇文章中的代碼也可以在GitHub上獲得，如文章結(jié)尾處所述。

ImmutableStreamSet

為了擺脫存儲Set元素的范式，我們可以創(chuàng)建一個(gè)ImmutableStreamSet ，僅通過其stream()方法定義Set的元素。 ImmutableStreamSet可以這樣定義為FunctionalInterface ：

@FunctionalInterface public interface ImmutableStreamSet<E> extends Set<E> {// This is the only method we need to implements@Overridepublic Stream<E> stream(); @Overridedefault int size() {return (int) stream().limit(Integer.MAX_VALUE).count();}@Overridedefault boolean contains(Object o) {return stream().anyMatch(e -> Objects.equals(e, o));}@Overridedefault boolean containsAll(Collection<?> c) {return (this == c) ? true : c.stream().allMatch(this::contains);}@Overridedefault boolean isEmpty() {return !stream().findAny().isPresent();}@Overridedefault <T> T[] toArray(T[] a) {return stream().collect(toList()).toArray(a);}@Overridedefault Object[] toArray() {return stream().toArray();}@Overridedefault Spliterator<E> spliterator() {return stream().spliterator();}@Overridedefault Iterator<E> iterator() {return stream().iterator();}@Overridedefault Stream<E> parallelStream() {return stream().parallel();}@Overridedefault void forEach(Consumer<? super E> action) {stream().forEach(action);}// We are immutable@Overridedefault boolean removeIf(Predicate<? super E> filter) {throw new UnsupportedOperationException();}@Overridedefault void clear() {throw new UnsupportedOperationException();}@Overridedefault boolean removeAll(Collection<?> c) {throw new UnsupportedOperationException();}@Overridedefault boolean retainAll(Collection<?> c) {throw new UnsupportedOperationException();}@Overridedefault boolean addAll(Collection<? extends E> c) {throw new UnsupportedOperationException();}@Overridedefault boolean remove(Object o) {throw new UnsupportedOperationException();}@Overridedefault boolean add(E e) {throw new UnsupportedOperationException();}static <E> ImmutableStreamSet<E> of(Supplier<Stream<E>> supplier) {// Check out GitHub to see how this Impl class is implementedreturn new ImmutableStreamSetImpl<>(supplier);}}

太棒了，現(xiàn)在我們只需提供像這樣的流提供者就可以創(chuàng)建無限集：

ImmutableStreamSet<Long> setOfAllLong= LongStream.rangeClosed(Long.MIN_VALUE, Long.MAX_VALUE)::boxed;

這將創(chuàng)建一Set所有Long值（例如，具有2 ^ 64個(gè)元素）。 提供流提供程序時(shí)，必須確保遵守元素唯一性的Set屬性。 考慮以下非法集：

final ImmutableStreamSet<Long> illegalSet = () -> Stream.of(1l, 2l, 1l);

顯然，集合中發(fā)生11次兩次，這使該對象違反了集合要求。

正如我們將看到的，最好創(chuàng)建我們正在考慮的無限集的具體類。 上面的默認(rèn)實(shí)現(xiàn)的一個(gè)特殊問題是contains()方法可能非常慢。 閱讀下一章，找出原因以及解決方法。

正長集

讓我們假設(shè)我們要創(chuàng)建一個(gè)包含所有正長值的Set ，并且希望能夠與其他Set和Object有效地使用Set 。 我們可以這樣去做：

public final class PositiveLongSet implements ImmutableStreamSet<Long> {public static final PositiveLongSet INSTANCE = new PositiveLongSet();private PositiveLongSet() {}@Overridepublic Stream<Long> stream() {return LongStream.rangeClosed(1, Long.MAX_VALUE).boxed();}@Overridepublic int size() {return Integer.MAX_VALUE;}@Overridepublic boolean contains(Object o) {return SetUtil.contains(this, Long.class, other -> other > 0, o);}@Overridepublic boolean isEmpty() {return false;}@Overridepublic String toString() {return SetUtil.toString(this);}}

注意我們?nèi)绾巫袷胤椒╯ize()中的形式要求，即使Set很大，我們也會在其中返回Integer.MAX_VALUE 。 如果Set已在今天定義，則size()可能會返回long而不是int 。 但是在90年代初，內(nèi)部RAM通常小于1 GB。 我們在類中使用了兩種實(shí)用程序方法：

SetUtil.toString()采用Set ，對前八個(gè)元素進(jìn)行迭代，并返回這些元素的String表示形式。

SetUtil.contains()方法采用Set ，Element類型類（此處為Long.class ）和一個(gè)Predicate ，如果我們Long.class比較的對象屬于給定Element類型類（如果我們要比較的對象是null或其他類型，則該Set不包含該對象）。

這是SetUtil樣子：

final class SetUtil {private static final int TO_STRING_MAX_ELEMENTS = 8;static <E> String toString(Set<E> set) {final List<String> first = set.stream().limit(TO_STRING_MAX_ELEMENTS + 1).map(Object::toString).collect(toList());final String endMarker = first.size() > TO_STRING_MAX_ELEMENTS ? ", ...]" : "]";return first.stream().limit(TO_STRING_MAX_ELEMENTS).collect(joining(", ", "[", endMarker));}static <E> boolean contains(final Set<E> set,final Class<E> clazz,final Predicate<E> predicate,final Object o) {if (o == null) {return false;}if (!(clazz.isAssignableFrom(o.getClass()))) {return false;}final E other = clazz.cast(o);return predicate.test(other);}}

有了類ImmutableStreamSet和SetUtil我們現(xiàn)在可以輕松地創(chuàng)建其他無限集，例如PostitiveEvenLongSet （下面未顯示，請PrimeLongSet編寫）， PrimeLongSet （包含可以用Long表示的所有素?cái)?shù)）甚至FibonacciLongSet （包含所有fibonacci數(shù)字）可以用Long表示）。 這些類如下所示：

PrimeLongSet

public final class PrimeLongSet implements ImmutableStreamSet<Long> {public static final PrimeLongSet INSTANCE = new PrimeLongSet();private PrimeLongSet() {}private static final LongPredicate IS_PRIME =x -> LongStream.rangeClosed(2, (long) Math.sqrt(x)).allMatch(n -> x % n != 0);@Overridepublic Stream<Long> stream() {return LongStream.rangeClosed(2, Long.MAX_VALUE).filter(IS_PRIME).boxed();}@Overridepublic int size() {return Integer.MAX_VALUE; }@Overridepublic boolean contains(Object o) {return SetUtil.contains(this, Long.class, IS_PRIME::test, o);}@Overridepublic boolean isEmpty() {return false;}@Overridepublic String toString() {return SetUtil.toString(this);}}

斐波那契長集

public final class FibonacciLongSet implements ImmutableStreamSet<Long> {public static final FibonacciLongSet INSTANCE = new FibonacciLongSet();private FibonacciLongSet() {}@Overridepublic Stream<Long> stream() {return Stream.concat(Stream.of(0l),Stream.iterate(new Fibonacci(0, 1), Fibonacci::next).mapToLong(Fibonacci::getAsLong).takeWhile(fib -> fib > 0).boxed());}@Overridepublic int size() {return 92;}@Overridepublic boolean contains(Object o) {return SetUtil.contains(this,Long.class,other -> stream().anyMatch(fib -> Objects.equals(fib, other)),o);}@Overridepublic boolean isEmpty() {return false;}@Overridepublic String toString() {return SetUtil.toString(this);}private static class Fibonacci {final long beforeLast;final long last;public Fibonacci(long beforeLast, long last) {this.beforeLast = beforeLast;this.last = last;}public Fibonacci next() {return new Fibonacci(last, last + beforeLast);}public long getAsLong() {return beforeLast + last;}}}

注意當(dāng)長回繞為負(fù)值時(shí)，我們?nèi)绾问褂肧tream::takeWhile中斷流。 可以說，當(dāng)我們進(jìn)行預(yù)計(jì)算并提供92的大小時(shí)，我們正在“作弊”，但否則size()會慢一些。

縫合全部

通過為這些類的實(shí)例提供帶有靜態(tài)提供程序的接口，我們可以封裝我們的預(yù)定義集，并確保在JVM中只有這樣的一個(gè)實(shí)例，如下所示：

public interface Sets {static Set<Long> positiveLongSet() {return PositiveLongSet.INSTANCE;}static Set<Long> positiveEvenLongSet() {return PositiveEvenLongSet.INSTANCE;}static Set<Long> primeLongSet() {return PrimeLongSet.INSTANCE;}static Set<Long> fibonacciLongSet() {return FibonacciLongSet.INSTANCE;}}

我們還可以將代碼封裝在Java 9模塊中，通過將Sets和ImmutableStreamSet類暴露在項(xiàng)目的頂級包中，并將所有其他類放在名為“ internal”的包中（不公開），以確保僅可見Sets和ImmutableStreamSet類。 ）。

這是我們?nèi)绾蝝odule-info.java可能看起來像規(guī)定，兩個(gè)外露類在com.speedment.infinite_sets在包等，并且實(shí)現(xiàn)類com.speedment.infinite_sets.internal ：

module-info.java

module com.speedment.infinite_sets {exports com.speedment.infinite_sets; }

嘗試一下

現(xiàn)在，我們可以通過首先聲明現(xiàn)有模塊的用法來創(chuàng)建另一個(gè)使用無限集的模塊，如下所示：

module-info.java

module Infinite_sets_app {requires com.speedment.infinite_sets; }

然后，我們可以訪問模塊的裸露部分。 這是嘗試無限集的一種方法：

import static com.speedment.infinite_sets.Sets.*; public class Main {public static void main(String[] args) {Stream.of(Set.of(1, 2, 3),positiveLongSet(),positiveEvenLongSet(),primeLongSet(),fibonacciLongSet()).forEachOrdered(System.out::println);// This actually completes fast due to identity equalitypositiveLongSet().containsAll(positiveLongSet());}}

這可能會產(chǎn)生以下輸出：

[3, 2, 1] [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, ...] [2, 4, 6, 8, 10, 12, 14, 16, ...] [2, 3, 5, 7, 11, 13, 17, 19, ...] [0, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, ...]

參與GitHub

這篇文章中的源代碼可以在GitHub上找到 。
游戲，設(shè)定和比賽…

翻譯自: https://www.javacodegeeks.com/2018/06/infinite-sets-java.html

總結(jié)

以上是生活随笔為你收集整理的Java 9中的无限集的全部內(nèi)容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

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