Google Guava,优秀的脚手架

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1995 年的时候,我的“公明”哥哥——Java 出生了。经过 20 年的发展,他已经成为世界上最流行的编程语言了,请允许我有失公允的把“之一”给去了。

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01、前世今生

你好呀,我是 Guava。

1995 年的时候,我的“公明”哥哥——Java 出生了。经过 20 年的发展,他已经成为世界上最流行的编程语言了,请允许我有失公允的把“之一”给去了。

虽然他时常遭受着各种各样的吐槽,但他始终没有停下前进的脚步。除了他本身的不断进化,围绕着他的大大小小的兄弟们也在不断地更新迭代。我正是在这样的背景下应运而生的,我简单易用,对我大哥是一个非常好的补充,可以说,只要你有使用我哥作为开发语言的项目,几乎都能看到我的身影。

我由 Google 公司开源,目前在 GitHub 上已经有 39.9k 的铁粉了,由此可以证明我的受欢迎程度。

我的身体里主要包含有这些常用的模块:集合 [collections] 、缓存 [caching] 、原生类型支持 [primitives support] 、并发库 [concurrency libraries] 、通用注解 [common annotations] 、字符串处理 [string processing] 、I/O 等。新版的 JDK 中已经直接把我引入了,可想而知我有多优秀,忍不住骄傲了。

这么说吧,学好如何使用我,能让你在编程中变得更快乐,写出更优雅的代码!

02、引入 Guava

如果你要在 Maven 项目使用我的话,需要先在 pom.xml 文件中引入我的依赖。

  1. <dependency> 
  2.     <groupId>com.google.guava</groupId> 
  3.     <artifactId>guava</artifactId> 
  4.     <version>30.1-jre</version> 
  5. </dependency> 

一点要求,JDK 版本需要在 8 以上。

03、基本工具

Doug Lea,java.util.concurrent 包的作者,曾说过一句话:“null 真糟糕”。Tony Hoare,图灵奖得主、快速排序算法的作者,当然也是 null 的创建者,也曾说过类似的话:“null 的使用,让我损失了十亿美元。”鉴于此,我用 Optional 来表示可能为 null 的对象。

代码示例如下所示。

  1. Optional<Integer> possible = Optional.of(5); 
  2. possible.isPresent(); // returns true 
  3. possible.get(); // returns 5 

我大哥在 JDK 8 中新增了 Optional 类,显然是从我这借鉴过去的,不过他的和我的有些不同。

  • 我的 Optional 是 abstract 的,意味着我可以有子类对象;我大哥的是 final 的,意味着没有子类对象。
  • 我的 Optional 实现了 Serializable 接口,可以序列化;我大哥的没有。
  • 我的一些方法和我大哥的也不尽相同。

使用 Optional 除了赋予 null 语义,增加了可读性,最大的优点在于它是一种傻瓜式的防护。Optional 迫使你积极思考引用缺失的情况,因为你必须显式地从 Optional 获取引用。

除了 Optional 之外,我还提供了:

  • 参数校验
  • 常见的 Object 方法,比如说 Objects.equals、Objects.hashCode,JDK 7 引入的 Objects 类提供同样的方法,当然也是从我这借鉴的灵感。
  • 更强大的比较器

04、集合

首先我来说一下,为什么需要不可变集合。

  • 保证线程安全。在并发程序中,使用不可变集合既保证线程的安全性,也大大地增强了并发时的效率(跟并发锁方式相比)。
  • 如果一个对象不需要支持修改操作,不可变的集合将会节省空间和时间的开销。
  • 可以当作一个常量来对待,并且集合中的对象在以后也不会被改变。

与 JDK 中提供的不可变集合相比,我提供的 Immutable 才是真正的不可变,我为什么这么说呢?来看下面这个示例。

下面的代码利用 JDK 的 Collections.unmodifiableList(list) 得到一个不可修改的集合 unmodifiableList。

  1. List list = new ArrayList(); 
  2. list.add("雷军"); 
  3. list.add("乔布斯"); 
  4.  
  5. List unmodifiableList = Collections.unmodifiableList(list); 
  6. unmodifiableList.add("马云"); 

运行代码将会出现以下异常:

  1. Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException 
  2.  at java.base/java.util.Collections$UnmodifiableCollection.add(Collections.java:1060) 
  3.  at com.itwanger.guava.NullTest.main(NullTest.java:29) 

很好,执行 unmodifiableList.add() 的时候抛出了 UnsupportedOperationException 异常,说明 Collections.unmodifiableList() 返回了一个不可变集合。但真的是这样吗?

你可以把 unmodifiableList.add() 换成 list.add()。

  1. List list = new ArrayList(); 
  2. list.add("雷军"); 
  3. list.add("乔布斯"); 
  4.  
  5. List unmodifiableList = Collections.unmodifiableList(list); 
  6. list.add("马云"); 

再次执行的话,程序并没有报错,并且你会发现 unmodifiableList 中真的多了一个元素。说明什么呢?

Collections.unmodifiableList(…) 实现的不是真正的不可变集合,当原始集合被修改后,不可变集合里面的元素也是跟着发生变化。

我就不会犯这种错,来看下面的代码。

  1. List<String> stringArrayList = Lists.newArrayList("雷军","乔布斯"); 
  2. ImmutableList<String> immutableList = ImmutableList.copyOf(stringArrayList); 
  3. immutableList.add("马云"); 

尝试 immutableList.add() 的时候会抛出 UnsupportedOperationException。我在源码中已经把 add() 方法废弃了。

  1. /** 
  2.  * Guaranteed to throw an exception and leave the collection unmodified. 
  3.  * 
  4.  * @throws UnsupportedOperationException always 
  5.  * @deprecated Unsupported operation. 
  6.  */ 
  7. @CanIgnoreReturnValue 
  8. @Deprecated 
  9. @Override 
  10. public final boolean add(E e) { 
  11.   throw new UnsupportedOperationException(); 

尝试 stringArrayList.add() 修改原集合的时候 immutableList 并不会因此而发生改变。

除了不可变集合以外,我还提供了新的集合类型,比如说:

  • Multiset,可以多次添加相等的元素。当把 Multiset 看成普通的 Collection 时,它表现得就像无序的 ArrayList;当把 Multiset 看作 Map
  • Multimap,可以很容易地把一个键映射到多个值。
  • BiMap,一种特殊的 Map,可以用 inverse() 反转BiMap

05、字符串处理

字符串表示字符的不可变序列,创建后就不能更改。在我们日常的工作中,字符串的使用非常频繁,熟练的对其操作可以极大的提升我们的工作效率。

我提供了连接器——Joiner,可以用分隔符把字符串序列连接起来。下面的代码将会返回“雷军; 乔布斯”,你可以使用 useForNull(String) 方法用某个字符串来替换 null,而不像 skipNulls() 方法那样直接忽略 null。

  1. Joiner joiner = Joiner.on("; ").skipNulls(); 
  2. return joiner.join("雷军"null"乔布斯"); 

我还提供了拆分器—— Splitter,可以按照指定的分隔符把字符串序列进行拆分。

  1. Splitter.on(','
  2.         .trimResults() 
  3.         .omitEmptyStrings() 
  4.         .split("雷军,乔布斯,,   沉默王二"); 

06、缓存

缓存在很多场景下都是相当有用的。你应该知道,检索一个值的代价很高,尤其是需要不止一次获取值的时候,就应当考虑使用缓存。

我提供的 Cache 和 ConcurrentMap 很相似,但也不完全一样。最基本的区别是 ConcurrentMap 会一直保存所有添加的元素,直到显式地移除。相对地,我提供的 Cache 为了限制内存占用,通常都设定为自动回收元素。

如果你愿意消耗一些内存空间来提升速度,你能预料到某些键会被查询一次以上,缓存中存放的数据总量不会超出内存容量,就可以使用 Cache。

来个示例你感受下吧。

  1. @Test 
  2. public void testCache() throws ExecutionException, InterruptedException { 
  3.  
  4.     CacheLoader cacheLoader = new CacheLoader<String, Animal>() { 
  5.         // 如果找不到元素,会调用这里 
  6.         @Override 
  7.         public Animal load(String s) { 
  8.             return null
  9.         } 
  10.     }; 
  11.     LoadingCache<String, Animal> loadingCache = CacheBuilder.newBuilder() 
  12.         .maximumSize(1000) // 容量 
  13.         .expireAfterWrite(3, TimeUnit.SECONDS) // 过期时间 
  14.         .removalListener(new MyRemovalListener()) // 失效监听器 
  15.         .build(cacheLoader); // 
  16.     loadingCache.put("狗", new Animal("旺财", 1)); 
  17.     loadingCache.put("猫", new Animal("汤姆", 3)); 
  18.     loadingCache.put("狼", new Animal("灰太狼", 4)); 
  19.  
  20.     loadingCache.invalidate("猫"); // 手动失效 
  21.  
  22.     Animal animal = loadingCache.get("狼"); 
  23.     System.out.println(animal); 
  24.     Thread.sleep(4 * 1000); 
  25.     // 狼已经自动过去,获取为 null 值报错 
  26.     System.out.println(loadingCache.get("狼")); 
  27.  
  28. /** 
  29.  * 缓存移除监听器 
  30.  */ 
  31. class MyRemovalListener implements RemovalListener<String, Animal> { 
  32.  
  33.     @Override 
  34.     public void onRemoval(RemovalNotification<String, Animal> notification) { 
  35.         String reason = String.format("key=%s,value=%s,reason=%s", notification.getKey(), notification.getValue(), notification.getCause()); 
  36.         System.out.println(reason); 
  37.     } 
  38.  
  39. class Animal { 
  40.     private String name
  41.     private Integer age; 
  42.  
  43.     public Animal(String nameInteger age) { 
  44.         this.name = name
  45.         this.age = age; 
  46.     } 

CacheLoader 中重写了 load 方法,这个方法会在查询缓存没有命中时被调用,我这里直接返回了 null,其实这样会在没有命中时抛出 CacheLoader returned null for key 异常信息。

MyRemovalListener 作为缓存元素失效时的监听类,在有元素缓存失效时会自动调用 onRemoval 方法,这里需要注意的是这个方法是同步方法,如果这里耗时较长,会阻塞直到处理完成。

LoadingCache 就是缓存的主要操作对象了,常用的就是其中的 put 和 get 方法了。

07、尾声

上面介绍了我认为最常用的功能,作为 Google 公司开源的 Java 开发核心库,个人觉得实用性还是很高的(不然呢?嘿嘿嘿)。引入到你的项目后不仅能快速的实现一些开发中常用的功能,而且还可以让代码更加的优雅简洁。

我觉得适用于每一个 Java 项目,至于其他的一些功能,比如说散列、事件总线、数学运算、反射,就等待你去发掘了。

 

责任编辑:武晓燕 来源: 沉默王二
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