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Guava中这些Map的骚操作，让我的代码量减少了50%
2022-06-24 19:28:00 【InfoQ】
Guava是google公司开发的一款Java类库扩展工具包，内含了丰富的API，涵盖了集合、缓存、并发、I/O等多个方面。使用这些API一方面可以简化我们代码，使代码更为优雅，另一方面它补充了很多jdk中没有的功能，能让我们开发中更为高效。
今天Hydra要给大家分享的就是Guava中封装的一些关于
Map的骚操作，在使用了这些功能后，不得不说一句真香。先引入依赖坐标，然后开始我们的正式体验吧~
<dependency>
<groupId>com.google.guava</groupId>
<artifactId>guava</artifactId>
<version>30.1.1-jre</version>
</dependency>
Table - 双键Map
java中的
Map只允许有一个
key和一个
value存在，但是guava中的
Table允许一个
value存在两个
key。
Table中的两个
key分别被称为
rowKey和
columnKey，也就是行和列。（但是个人感觉将它们理解为行和列并不是很准确，看作两列的话可能会更加合适一些）
举一个简单的例子，假如要记录员工每个月工作的天数。用java中普通的
Map实现的话就需要两层嵌套：
Map<String,Map<String,Integer>> map=new HashMap<>();
//存放元素
Map<String,Integer> workMap=new HashMap<>();
workMap.put("Jan",20);
workMap.put("Feb",28);
map.put("Hydra",workMap);
//取出元素
Integer dayCount = map.get("Hydra").get("Jan");
如果使用
Table的话就很简单了，看一看简化后的代码：
Table<String,String,Integer> table= HashBasedTable.create();
//存放元素
table.put("Hydra", "Jan", 20);
table.put("Hydra", "Feb", 28);
table.put("Trunks", "Jan", 28);
table.put("Trunks", "Feb", 16);
//取出元素
Integer dayCount = table.get("Hydra", "Feb");
我们不需要再构建复杂的双层
Map，直接一层搞定。除了元素的存取外，下面再看看其他的实用操作。
1、获得key或value的集合
//rowKey或columnKey的集合
Set<String> rowKeys = table.rowKeySet();
Set<String> columnKeys = table.columnKeySet();
//value集合
Collection<Integer> values = table.values();
分别打印它们的结果，
key的集合是不包含重复元素的，
value集合则包含了所有元素并没有去重：
[Hydra, Trunks]
[Jan, Feb]
[20, 28, 28, 16]
2、计算key对应的所有value的和
以统计所有
rowKey对应的
value之和为例：
for (String key : table.rowKeySet()) {
Set<Map.Entry<String, Integer>> rows = table.row(key).entrySet();
int total = 0;
for (Map.Entry<String, Integer> row : rows) {
total += row.getValue();
}
System.out.println(key + ": " + total);
}
打印结果：
Hydra: 48
Trunks: 44
3、转换rowKey和columnKey
这一操作也可以理解为行和列的转置，直接调用
Tables的静态方法
transpose：
Table<String, String, Integer> table2 = Tables.transpose(table);
Set<Table.Cell<String, String, Integer>> cells = table2.cellSet();
cells.forEach(cell->
System.out.println(cell.getRowKey()+","+cell.getColumnKey()+":"+cell.getValue())
);
利用
cellSet方法可以得到所有的数据行，打印结果，可以看到
row和
column发生了互换：
Jan,Hydra:20
Feb,Hydra:28
Jan,Trunks:28
Feb,Trunks:16
4、转为嵌套的Map
还记得我们在没有使用
Table前存储数据的格式吗，如果想要将数据还原成嵌套
Map的那种形式，使用
Table的
rowMap或
columnMap方法就可以实现了：
Map<String, Map<String, Integer>> rowMap = table.rowMap();
Map<String, Map<String, Integer>> columnMap = table.columnMap();
查看转换格式后的
Map中的内容，分别按照行和列进行了汇总：
{Hydra={Jan=20, Feb=28}, Trunks={Jan=28, Feb=16}}
{Jan={Hydra=20, Trunks=28}, Feb={Hydra=28, Trunks=16}}
BiMap - 双向Map
在普通
Map中，如果要想根据
value查找对应的
key，没什么简便的办法，无论是使用
for循环还是迭代器，都需要遍历整个
Map。以循环
keySet的方式为例：
public List<String> findKey(Map<String, String> map, String val){
List<String> keys=new ArrayList<>();
for (String key : map.keySet()) {
if (map.get(key).equals(val))
keys.add(key);
}
return keys;
}
而guava中的
BiMap提供了一种
key和
value双向关联的数据结构，先看一个简单的例子：
HashBiMap<String, String> biMap = HashBiMap.create();
biMap.put("Hydra","Programmer");
biMap.put("Tony","IronMan");
biMap.put("Thanos","Titan");
//使用key获取value
System.out.println(biMap.get("Tony"));
BiMap<String, String> inverse = biMap.inverse();
//使用value获取key
System.out.println(inverse.get("Titan"));
执行结果，：
IronMan
Thanos
看上去很实用是不是？但是使用中还有几个坑得避一下，下面一个个梳理。
1、反转后操作的影响
上面我们用
inverse方法反转了原来
BiMap的键值映射，但是这个反转后的
BiMap并不是一个新的对象，它实现了一种视图的关联，所以对反转后的
BiMap执行的所有操作会作用于原先的
BiMap上。
HashBiMap<String, String> biMap = HashBiMap.create();
biMap.put("Hydra","Programmer");
biMap.put("Tony","IronMan");
biMap.put("Thanos","Titan");
BiMap<String, String> inverse = biMap.inverse();
inverse.put("IronMan","Stark");
System.out.println(biMap);
对反转后的
BiMap中的内容进行了修改后，再看一下原先
BiMap中的内容：
{Hydra=Programmer, Thanos=Titan, Stark=IronMan}
可以看到，原先值为
IronMan时对应的键是
Tony，虽然没有直接修改，但是现在键变成了
Stark。
2、value不可重复
BiMap的底层继承了
Map，我们知道在
Map中
key是不允许重复的，而双向的
BiMap中
key和
value可以认为处于等价地位，因此在这个基础上加了限制，
value也是不允许重复的。看一下下面的代码：
HashBiMap<String, String> biMap = HashBiMap.create();
biMap.put("Tony","IronMan");
biMap.put("Stark","IronMan");
这样代码无法正常结束，会抛出一个
IllegalArgumentException异常：
如果你非想把新的
key映射到已有的
value上，那么也可以使用
forcePut方法强制替换掉原有的
key：
HashBiMap<String, String> biMap = HashBiMap.create();
biMap.put("Tony","IronMan");
biMap.forcePut("Stark","IronMan");
打印一下替换后的
BiMap：
{Stark=IronMan}
顺带多说一句，由于
BiMap的
value是不允许重复的，因此它的
values方法返回的是没有重复的
Set，而不是普通
Collection：
Set<String> values = biMap.values();
Multimap - 多值Map
java中的
Map维护的是键值一对一的关系，如果要将一个键映射到多个值上，那么就只能把值的内容设为集合形式，简单实现如下：
Map<String, List<Integer>> map=new HashMap<>();
List<Integer> list=new ArrayList<>();
list.add(1);
list.add(2);
map.put("day",list);
guava中的
Multimap提供了将一个键映射到多个值的形式，使用起来无需定义复杂的内层集合，可以像使用普通的
Map一样使用它，定义及放入数据如下：
Multimap<String, Integer> multimap = ArrayListMultimap.create();
multimap.put("day",1);
multimap.put("day",2);
multimap.put("day",8);
multimap.put("month",3);
打印这个
Multimap的内容，可以直观的看到每个
key对应的都是一个集合：
{month=[3], day=[1, 2, 8]}
1、获取值的集合
在上面的操作中，创建的普通
Multimap的
get(key)方法将返回一个
Collection类型的集合：
Collection<Integer> day = multimap.get("day");
如果在创建时指定为
ArrayListMultimap类型，那么
get方法将返回一个
List：
ArrayListMultimap<String, Integer> multimap = ArrayListMultimap.create();
List<Integer> day = multimap.get("day");
同理，你还可以创建
HashMultimap、
TreeMultimap等类型的
Multimap。
Multimap的
get方法会返回一个非
null的集合，但是这个集合的内容可能是空，看一下下面的例子：
List<Integer> day = multimap.get("day");
List<Integer> year = multimap.get("year");
System.out.println(day);
System.out.println(year);
打印结果：
[1, 2, 8]
[]
2、操作get后的集合
和
BiMap的使用类似，使用
get方法返回的集合也不是一个独立的对象，可以理解为集合视图的关联，对这个新集合的操作仍然会作用于原始的
Multimap上，看一下下面的例子：
ArrayListMultimap<String, Integer> multimap = ArrayListMultimap.create();
multimap.put("day",1);
multimap.put("day",2);
multimap.put("day",8);
multimap.put("month",3);
List<Integer> day = multimap.get("day");
List<Integer> month = multimap.get("month");
day.remove(0);//这个0是下标
month.add(12);
System.out.println(multimap);
查看修改后的结果：
{month=[3, 12], day=[2, 8]}
3、转换为Map
使用
asMap方法，可以将
Multimap转换为
Map<K,Collection>的形式，同样这个
Map也可以看做一个关联的视图，在这个
Map上的操作会作用于原始的
Multimap。
Map<String, Collection<Integer>> map = multimap.asMap();
for (String key : map.keySet()) {
System.out.println(key+" : "+map.get(key));
}
map.get("day").add(20);
System.out.println(multimap);
执行结果：
month : [3]
day : [1, 2, 8]
{month=[3], day=[1, 2, 8, 20]}
4、数量问题
Multimap中的数量在使用中也有些容易混淆的地方，先看下面的例子：
System.out.println(multimap.size());
System.out.println(multimap.entries().size());
for (Map.Entry<String, Integer> entry : multimap.entries()) {
System.out.println(entry.getKey()+","+entry.getValue());
}
打印结果：
4
4
month,3
day,1
day,2
day,8
这是因为
size()方法返回的是所有
key到单个
value的映射，因此结果为4，
entries()方法同理，返回的是
key和单个
value的键值对集合。但是它的
keySet中保存的是不同的
key的个数，例如下面这行代码打印的结果就会是2。
System.out.println(multimap.keySet().size());
再看看将它转换为
Map后，数量则会发生变化：
Set<Map.Entry<String, Collection<Integer>>> entries = multimap.asMap().entrySet();
System.out.println(entries.size());
代码运行结果是2，因为它得到的是
key到
Collection的映射关系。
RangeMap - 范围Map
先看一个例子，假设我们要根据分数对考试成绩进行分类，那么代码中就会出现这样丑陋的
if-else：
public static String getRank(int score){
if (0<=score && score<60)
return "fail";
else if (60<=score && score<=90)
return "satisfactory";
else if (90<score && score<=100)
return "excellent";
return null;
}
而guava中的
RangeMap描述了一种从区间到特定值的映射关系，让我们能够以更为优雅的方法来书写代码。下面用
RangeMap改造上面的代码并进行测试：
RangeMap<Integer, String> rangeMap = TreeRangeMap.create();
rangeMap.put(Range.closedOpen(0,60),"fail");
rangeMap.put(Range.closed(60,90),"satisfactory");
rangeMap.put(Range.openClosed(90,100),"excellent");
System.out.println(rangeMap.get(59));
System.out.println(rangeMap.get(60));
System.out.println(rangeMap.get(90));
System.out.println(rangeMap.get(91));
在上面的代码中，先后创建了
[0,60)的左闭右开区间、
[60,90]的闭区间、
(90,100]的左开右闭区间，并分别映射到某个值上。运行结果打印：
fail
satisfactory
satisfactory
excellent
当然我们也可以移除一段空间，下面的代码移除了
[70,80]这一闭区间后，再次执行
get时返回结果为
null：
rangeMap.remove(Range.closed(70,80));
System.out.println(rangeMap.get(75));
ClassToInstanceMap - 实例Map
ClassToInstanceMap是一个比较特殊的
Map，它的键是
Class，而值是这个
Class对应的实例对象。先看一个简单使用的例子，使用
putInstance方法存入对象：
ClassToInstanceMap<Object> instanceMap = MutableClassToInstanceMap.create();
User user=new User("Hydra",18);
Dept dept=new Dept("develop",200);
instanceMap.putInstance(User.class,user);
instanceMap.putInstance(Dept.class,dept);
使用
getInstance方法取出对象：
User user1 = instanceMap.getInstance(User.class);
System.out.println(user==user1);
运行结果打印了
true，说明了取出的确实是我们之前创建并放入的那个对象。
大家可能会疑问，如果只是存对象的话，像下面这样用普通的
Map<Class,Object>也可以实现：
Map<Class,Object> map=new HashMap<>();
User user=new User("Hydra",18);
Dept dept=new Dept("develop",200);
map.put(User.class,user);
map.put(Dept.class,dept);
那么，使用
ClassToInstanceMap这种方式有什么好处呢？
首先，这里最明显的就是在取出对象时省去了复杂的强制类型转换，避免了手动进行类型转换的错误。其次，我们可以看一下
ClassToInstanceMap接口的定义，它是带有泛型的：
public interface ClassToInstanceMap<B> extends Map<Class<? extends B>, B>{...}
这个泛型同样可以起到对类型进行约束的作用，
value要符合
key所对应的类型，再看看下面的例子：
ClassToInstanceMap<Map> instanceMap = MutableClassToInstanceMap.create();
HashMap<String, Object> hashMap = new HashMap<>();
TreeMap<String, Object> treeMap = new TreeMap<>();
ArrayList<Object> list = new ArrayList<>();
instanceMap.putInstance(HashMap.class,hashMap);
instanceMap.putInstance(TreeMap.class,treeMap);
这样是可以正常执行的，因为
HashMap和
TreeMap都集成了
Map父类，但是如果想放入其他类型，就会编译报错：
所以，如果你想缓存对象，又不想做复杂的类型校验，那么使用方便的
ClassToInstanceMap就可以了。
总结
本文介绍了guava中5种对
Map的扩展数据结构，它们提供了非常实用的功能，能很大程度的简化我们的代码。但是同时使用中也有不少需要避开的坑，例如修改关联的视图会对原始数据造成影响等等，具体的使用中大家还需要谨慎一些。
那么，这次的分享就到这里，我是Hydra，下期见。
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