简化工作：Guava Lists Maps 实际工作运用和源码

更新时间：2019-09-24 10:32:00

如果不想在世界上虚度一生，那就要学习一辈子。

引导语

在日常工作中，我们经常会使用一些三方的 API 来简化我们的工作，Guava 就是其中一种，Guava 是 Google 开源的技术框架，使用率高，社区活跃度也很高。

本小节我们从工作中对 Guava 集合的使用入手，然后深入的看下其底层的实现，最后总结其设计思想。

1 运用工厂模式进行初始化

在集合类初始化方面，Guava 比 Java 原生的 API 更加好用，还发明了很多新的功能，比如说在 JDK 7 之前，我们新建集合类时，声明和初始化都必须写上泛型说明，像这样：List<泛型> list = new ArrayList<泛型>(); ， JDK 7 之后有所改变，我们只需要在声明处写上泛型说明，像这样：List<泛型> list = new ArrayList<>();。

Guava 提供了更加方便的使用姿势，采用了工厂模式，把集合创建的逻辑交给了工厂，开发者无需关注工厂底层是如何创建的，只需要关心，工厂能产生什么，代码于是变成了这样：List<泛型> list = Lists.newArrayList();，Lists 就是 Guava 提供出来的，方便操作 List 的工具类。

这种写法其实就是一种简单的工厂模式，只需要定义好工厂的入参和出参，就能对外隐藏其内部的创建逻辑，提供更加方便的使用体验。

当然除了 Lists，Guava 还提供了很多其他实用工具，如 Maps、Sets，接下来我们分别来看下这些常用工具的使用和原理。

2 Lists

2.1 初始化

Lists 最大的功能是能帮助我们进行 List 的初始化，比如我们刚说的 newArrayList 这种：

List<String> list = Lists.newArrayList();
public static <E> ArrayList<E> newArrayList() {return new ArrayList<>();
}
// 这种底层是帮助我们写好了泛型，E 代表泛型，表示当前返回的泛型类型和声明的一致即可，在编译的时候，会把泛型 E 转化成我们声明的 String。

如果你清楚 List 的大小，我们也可以这样做：

// 可以预估 list 的大小为 20
List<String> list = Lists.newArrayListWithCapacity(20);
// 不太肯定 list 大小是多少，但期望是大小是 20 上下。
List<String> list = Lists.newArrayListWithExpectedSize(20);

newArrayListWithCapacity(20) 方法内部实现是：new ArrayList<>(20);，而 newArrayListWithExpectedSize 方法内部实现是对 List 大小有一个计算公式的，计算公式为：5L + arraySize + (arraySize / 10) ，arraySize 表示传进来的值，公式简化下就是 5 + 11/10 * arraySize，因为这个方法表示期望的大小，所以这里取的约是期望值的十分之十一，比传进来的值约大十分之一，所以根据 20 最终计算出来的值是 27。

Lists 在初始化的时候，还支持传迭代器的入参（只适合小数据量的迭代器的入参），源码如下：

public static <E> ArrayList<E> newArrayList(Iterator<? extends E> elements) {ArrayList<E> list = newArrayList();// addAll 方法底层其实通过迭代器进行 for 循环添加Iterators.addAll(list, elements);return list;
}

从 Lists 对 List 初始化进行包装的底层源码来看，底层源码非常简单的，但我们还是愿意使用这种方式的包装，主要是因为这种工厂模式的包装，使我们的使用姿势更加优雅，使用起来更加方便。

2.2 分组和反转排序

除了初始化之外，Lists 还提供了两个比较实用的功能，分组和反转排序功能，我们分别来演示一下：

// 演示反转排序
public void testReverse(){List<String> list = new ArrayList<String>(){{add("10");add("20");add("30");add("40");}};log.info("反转之前："+JSON.toJSONString(list));list = Lists.reverse(list);log.info("反转之后："+JSON.toJSONString(list));
}
// 打印出来的结果为：
反转之前：["10","20","30","40"]
反转之后：["40","30","20","10"]

reverse 方法底层实现非常巧妙，底层覆写了 List 原生的 get(index) 方法，会把传进来的 index 进行 (size - 1) - index 的计算，使计算得到的索引位置和 index 位置正好相反，这样当我们 get 时，数组索引位置的 index 已经是相反的位置了，达到了反转排序的效果，其实底层并没有进行反转排序，只是在计算相反的索引位置，通过计算相反的索引位置这样简单的设计，得到了反转排序的效果，很精妙。

在工作中，有时候我们需要把一个大的 list 进行切分，然后再把每份丢给线程池去运行，最后将每份运行的结果汇总，Lists 工具类就提供了一个对 list 进行切分分组的方法，演示 demo 如下：

// 分组
public void testPartition(){List<String> list = new ArrayList<String>(){{add("10");add("20");add("30");add("40");}};log.info("分组之前："+JSON.toJSONString(list));List<List<String>> list2 = Lists.partition(list,3);log.info("分组之后："+JSON.toJSONString(list2));
}
输出结果为：
分组之前：["10","20","30","40"]
分组之后：[["10","20","30"],["40"]]

partition 方法的第二个参数的意思，你想让分组后的 List 包含几个元素，这个方法的底层实现其实就是 subList 方法。

有一点需要我们注意的是这两个方法返回的 List 并不是 ArrayList，是自定义的 List，所以对于 ArrayList 的有些功能可能并不支持，使用的时候最好能看下源码，看看底层有无支持。

2.3 小结

Lists 上述的方法大大的方便了我们进行开发，简化了使用姿势，但其内部实现却非常简单巧妙，比如说 reverse 方法可以输出相反排序的 List，但底层并没有实现排序，只是计算了索引位置的相反值而已，这点值得我们学习。

3 Maps

3.1 初始化

Maps 也是有着各种初始化 Map 的各种方法，原理不说了，和 Lists 类似，我们演示下如何使用：

Map<String,String> hashMap = Maps.newHashMap();
Map<String,String> linkedHashMap = Maps.newLinkedHashMap();
// 这里 Map 的初始化大小公式和 HashSet 初始化公式类似，还记得 HashSet 初始化 HashMap 时，经典的计算初始大小的公式么：取最大值（期望的值 / 0.75 + 1，默认值 16），newHashMapWithExpectedSize 方法底层也是这么算的初始化大小的
Map<String,String> withExpectedSizeHashMap = Maps.newHashMapWithExpectedSize(20);

3.2 difference

Maps 提供了一个特别有趣也很实用的方法：difference，此方法的目的是比较两个 Map 的差异，入参就是两个 Map，比较之后能够返回四种差异：

左边 Map 独有 key。
右边 Map 独有 key。
左右边 Map 都有 key，并且 value 相等。
左右边 Map 都有 key，但是 value 不等。

我们用代码来演示一下：

// ImmutableMap.of 也是 Guava 提供初始化 Map 的方法，入参格式为 k1,v1,k2,v2,k3,v3……
Map<String,String> leftMap = ImmutableMap.of("1","1","2","2","3","3");
Map<String,String> rightMap = ImmutableMap.of("2","2","3","30","4","4");
MapDifference difference = Maps.difference(leftMap, rightMap);
log.info("左边 map 独有 key：{}",difference.entriesOnlyOnLeft());
log.info("右边 map 独有 key：{}",difference.entriesOnlyOnRight());
log.info("左右边 map 都有 key，并且 value 相等：{}",difference.entriesInCommon());
log.info("左右边 map 都有 key，但 value 不等：{}",difference.entriesDiffering());
最后打印结果为：
左边 map 独有 key：{1=1}
右边 map 独有 key：{4=4}
左右边 map 都有 key，并且 value 相等：{2=2}
左右边 map 都有 key，但 value 不等：{3=(3, 30)}

从这个 demo 我们可以看到此方法的强大威力，我们在工作中经常遇到 Map 或者 List 间比较差异的任务，我们就可以直接使用该方法进行对比，List 可以先转化成 Map。

而且 difference 底层的实现也算是最优的实现了，只需要循环一遍，就可得到上述四种差异结果，源码解析如下：

// 对比两个 map 的差异
private static <K, V> void doDifference(Map<? extends K, ? extends V> left,Map<? extends K, ? extends V> right,Equivalence<? super V> valueEquivalence,// key 只在左边 map 出现Map<K, V> onlyOnLeft,// key 只在右边 map 出现，调用 doDifference 方法前已经包含了全部右边的值Map<K, V> onlyOnRight,// key 在左右 map 中都出现过，并且 value 都相等Map<K, V> onBoth,// key 在左右 map 中都出现过，但 value 不等Map<K, MapDifference.ValueDifference<V>> differences) {// 以左边 map 为基准进行循环for (Entry<? extends K, ? extends V> entry : left.entrySet()) {K leftKey = entry.getKey();V leftValue = entry.getValue();// 右边 map 包含左边的 keyif (right.containsKey(leftKey)) {// onlyOnRight 已经包含全部右边的值 所以需要删除当前 keyV rightValue = onlyOnRight.remove(leftKey);// key 相等，并且 value 值也相等if (valueEquivalence.equivalent(leftValue, rightValue)) {onBoth.put(leftKey, leftValue);// key 相等，但 value 值不等} else {differences.put(leftKey, ValueDifferenceImpl.create(leftValue, rightValue));}// 右边 map 不包含左边的 key，就是左边 map 独有的 key} else {onlyOnLeft.put(leftKey, leftValue);}}
}

这是一种比较优秀的，快速比对的算法，可以好好看下上面的源码，然后把这种算法背下来，或者自己再次实现一次。

Sets 的使用方式和 Lists 和 Maps 很类似，没有太大的亮点，我们就不说了。

4 总结

这一小节主要都是实战内容，在实际工作中可以用起来。

在 Guava 对集合的设计中，有两个大点是非常值得我们学习的：

Lists、Maps 的出现给我们提供了更方便的使用姿势和方法，我们在实际工作中，如果碰到特别繁琐，或者特别难用的 API，我们也可以进行一些包装，使更好用，这个是属于在解决目前的痛点的问题上进行创新，是非常值得提倡的一件事情，往往可以帮助你拿到更好的绩效。
如果有人问你，List 或者 Map 高效的差异排序算法，完全可以参考 Maps.difference 的内部实现，该方法只使用了一次循环，就可得到所有的相同或不同结果，这种算法在我们工作中也经常被使用。

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