Guava-拯救垃圾代码,写出优雅高效,效率提升N倍

最近在看一个同学代码的时候,发现代码中大量使用了 Google 开源的 Guava 核心库中的内容,让代码简单清晰了不少,故学习分享出 Guava 中我认为最实用的功能。

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Guava 项目是 Google 公司开源的 Java 核心库,它主要是包含一些在 Java 开发中经常使用到的功能,如数据校验、不可变集合、计数集合,集合增强操作、I/O、缓存、字符串操作等。并且 Guava 广泛用于 Google 内部的 Java 项目中,也被其他公司广泛使用,甚至在新版 JDK 中直接引入了 Guava 中的优秀类库,所以质量毋庸置疑。

使用方式直接 mavan 依赖引入。

 
 
 
  1.  
  2.  
  3.     com.google.guava 
  4.     guava 
  5.     30.0-jre 
  6.  

数据校验

数据校验说来十分简单,一是非空判断,二是预期值判断。非空判断我想每一个 Java 开发者都很熟悉,一开始都经常和 NullPointException 打交道。处理的方式我们自然是一个 if( xx == null) 就能轻松解决。预期值判断也是类似,检查数据值是不是自己想要的结果即可。

即使这么简单的操作,我们是不是还经常出错呢?而且写起来的代码总是一行判断一行异常抛出,怎么看都觉得那么优雅。还好,现在就来尝试第一次使用 Guava 吧。

非空判断

 
 
 
  1. String param = "未读代码"; 
  2. String name = Preconditions.checkNotNull(param); 
  3. System.out.println(name); // 未读代码 
  4. String param2 = null; 
  5. String name2 = Preconditions.checkNotNull(param2); // NullPointerException 
  6. System.out.println(name2); 

引入了 Guava 后可以直接使用 Preconditions.checkNotNull 进行非空判断,好处为觉得有两个,一是语义清晰代码优雅;二是你也可以自定义报错信息,这样如果参数为空,报错的信息清晰,可以直接定位到具体参数。

 
 
 
  1. String param2 = null; 
  2. String name2 = Preconditions.checkNotNull(param2,"param2 is null"); 
  3. // java.lang.NullPointerException: param2 is null 

预期值判断

和非空判断类似,可以比较当前值和预期值,如果不相等可以自定义报错信息抛出。

 
 
 
  1. String param = "www.wdbyte.com2"; 
  2. String wdbyte = "www.wdbyte.com"; 
  3. Preconditions.checkArgument(wdbyte.equals(param), "[%s] 404 NOT FOUND", param); 
  4. // java.lang.IllegalArgumentException: [www.wdbyte.com2] 404 NOT FOUND 

是否越界

Preconditions 类还可以用来检查数组和集合的元素获取是否越界。

 
 
 
  1. // Guava 中快速创建ArrayList 
  2. List list = Lists.newArrayList("a", "b", "c", "d"); 
  3. // 开始校验 
  4. int index = Preconditions.checkElementIndex(5, list.size()); 
  5. // java.lang.IndexOutOfBoundsException: index (5) must be less than size (4) 

代码中快速创建 List 的方式也是 Guava 提供的,后面会详细介绍 Guava 中集合创建的超多姿势。

不可变的集合

创建不可变集合是我个人最喜欢 Guava 的一个原因,因为创建一个不能删除、不能修改、不能增加元素的集合实在是太实用了。这样的集合你完全不用担心发生什么问题,总的来说有下面几个优点:

  1. 线程安全,因为不能修改任何元素,可以随意多线程使用且没有并发问题。
  2. 可以无忧的提供给第三方使用,反正修改不了。
  3. 减少内存占用,因为不能改变,所以内部实现可以最大程度节约内存占用。
  4. 可以用作常量集合。

创建方式

说了那么多,那么到底怎么使用呢?赶紧撸起代码来。

 
 
 
  1. // 创建方式1:of 
  2. ImmutableSet immutableSet = ImmutableSet.of("a", "b", "c"); 
  3. immutableSet.forEach(System.out::println); 
  4. // a 
  5. // b 
  6. // c 
  7.  
  8. // 创建方式2:builder 
  9. ImmutableSet immutableSet2 = ImmutableSet.builder() 
  10.     .add("hello") 
  11.     .add(new String("未读代码")) 
  12.     .build(); 
  13. immutableSet2.forEach(System.out::println); 
  14. // hello 
  15. // 未读代码 
  16.  
  17. // 创建方式3:从其他集合中拷贝创建 
  18. ArrayList arrayList = new ArrayList(); 
  19. arrayList.add("www.wdbyte.com"); 
  20. arrayList.add("https"); 
  21. ImmutableSet immutableSet3 = ImmutableSet.copyOf(arrayList); 
  22. immutableSet3.forEach(System.out::println); 
  23. // www.wdbyte.com 
  24. // https 

都可以正常打印遍历结果,但是如果进行增删改,会直接报 UnsupportedOperationException .

其实 JDK 中也提供了一个不可变集合,可以像下面这样创建。

 
 
 
  1. ArrayList arrayList = new ArrayList(); 
  2. arrayList.add("www.wdbyte.com"); 
  3. arrayList.add("https"); 
  4. // JDK Collections 创建不可变 List 
  5. List list = Collections.unmodifiableList(arrayList); 
  6. list.forEach(System.out::println);// www.wdbyte.com https 
  7. list.add("未读代码"); // java.lang.UnsupportedOperationException 

注意事项

1.使用 Guava 创建的不可变集合是拒绝 null 值的,因为在 Google 内部调查中,95% 的情况下都不需要放入 null 值。

2.使用 JDK 提供的不可变集合创建成功后,原集合添加元素会体现在不可变集合中,而 Guava 的不可变集合不会有这个问题。

 
 
 
  1. List arrayList = new ArrayList<>(); 
  2.    arrayList.add("a"); 
  3.    arrayList.add("b"); 
  4.    List jdkList = Collections.unmodifiableList(arrayList); 
  5.    ImmutableList immutableList = ImmutableList.copyOf(arrayList); 
  6.    arrayList.add("ccc"); 
  7.    jdkList.forEach(System.out::println);// result: a b ccc 
  8.    System.out.println("-------"); 
  9.    immutableList.forEach(System.out::println);// result: a b 

3.如果不可变集合的元素是引用对象,那么引用对象的属性是可以更改的。

其他不可变集合

不可变集合除了上面演示的 set 之外,还有很多不可变集合,下面是 Guava 中不可变集合和其他集合的对应关系。

可变集合接口 属于JDK还是Guava 不可变版本
CollectionJDKImmutableCollection
ListJDKImmutableList
SetJDKImmutableSet
SortedSet/NavigableSetJDKImmutableSortedSet
MapJDKImmutableMap
SortedMapJDKImmutableSortedMap
MultisetGuavaImmutableMultiset
SortedMultisetGuavaImmutableSortedMultiset
MultimapGuavaImmutableMultimap
ListMultimapGuavaImmutableListMultimap
SetMultimapGuavaImmutableSetMultimap
BiMapGuavaImmutableBiMap
ClassToInstanceMapGuavaImmutableClassToInstanceMap
TableGuavaImmutableTable

集合操作工厂

其实这里只会介绍一个创建方法,但是为什么还是单独拿出来介绍了呢?看下去你就会大呼好用。虽然 JDK 中已经提供了大量的集合相关的操作方法,用起来也是非常的方便,但是 Guava 还是增加了一些十分好用的方法,保证让你用上一次就爱不释手,

创建集合。

 
 
 
  1. // 创建一个 ArrayList 集合 
  2. List list1 = Lists.newArrayList(); 
  3. // 创建一个 ArrayList 集合,同时塞入3个数据 
  4. List list2 = Lists.newArrayList("a", "b", "c"); 
  5. // 创建一个 ArrayList 集合,容量初始化为10 
  6. List list3 = Lists.newArrayListWithCapacity(10); 
  7.  
  8. LinkedList linkedList1 = Lists.newLinkedList(); 
  9. CopyOnWriteArrayList cowArrayList = Lists.newCopyOnWriteArrayList(); 
  10.  
  11. HashMap hashMap = Maps.newHashMap(); 
  12. ConcurrentMap concurrentMap = Maps.newConcurrentMap(); 
  13. TreeMap treeMap = Maps.newTreeMap(); 
  14.  
  15. HashSet hashSet = Sets.newHashSet(); 
  16. HashSet newHashSet = Sets.newHashSet("a", "a", "b", "c"); 
  17. Guava 为每一个集合都添加了工厂方法创建方式,上面已经展示了部分集合的工厂方法创建方式。是不是十分的好用呢。而且可以在创建时直接扔进去几个元素,这个简直太赞了,再也不用一个个 add 了。

    集合交集并集差集

    过于简单,直接看代码和输出结果吧。

     
     
     
    1. Set newHashSet1 = Sets.newHashSet("a", "a", "b", "c"); 
    2. Set newHashSet2 = Sets.newHashSet("b", "b", "c", "d"); 
    3.  
    4. // 交集 
    5. SetView intersectionSet = Sets.intersection(newHashSet1, newHashSet2); 
    6. System.out.println(intersectionSet); // [b, c] 
    7.  
    8. // 并集 
    9. SetView unionSet = Sets.union(newHashSet1, newHashSet2); 
    10. System.out.println(unionSet); // [a, b, c, d] 
    11.  
    12. // newHashSet1 中存在,newHashSet2 中不存在 
    13. SetView setView = Sets.difference(newHashSet1, newHashSet2); 
    14. System.out.println(setView); // [a] 

    有数量的集合

    这个真的太有用了,因为我们经常会需要设计可以计数的集合,或者 value 是 List 的 Map 集合,如果说你不太明白,看下面这段代码,是否某天夜里你也这样写过。

    1.统计相同元素出现的次数(下面的代码我已经尽可能精简写法了)。

    JDK 原生写法:

     
     
     
    1. // Java 统计相同元素出现的次数。 
    2.    List words = Lists.newArrayList("a", "b", "c", "d", "a", "c"); 
    3.    Map countMap = new HashMap(); 
    4.    for (String word : words) { 
    5.        Integer count = countMap.get(word); 
    6.        count = (count == null) ? 1 : ++count; 
    7.        countMap.put(word, count); 
    8.    } 
    9.    countMap.forEach((k, v) -> System.out.println(k + ":" + v)); 
    10.    /** 
    11.     * result: 
    12.     * a:2 
    13.     * b:1 
    14.     * c:2 
    15.     * d:1 
    16.     */ 

    尽管已经尽量优化代码,代码量还是不少的,那么在 Guava 中有什么不一样呢?在 Guava. 中主要是使用 HashMultiset 类,看下面。

     
     
     
    1. ArrayList arrayList = Lists.newArrayList("a", "b", "c", "d", "a", "c"); 
    2.    HashMultiset multiset = HashMultiset.create(arrayList); 
    3.    multiset.elementSet().forEach(s -> System.out.println(s + ":" + multiset.count(s))); 
    4.    /** 
    5.     * result: 
    6.     * a:2 
    7.     * b:1 
    8.     * c:2 
    9.     * d:1 
    10.     */ 

    是的,只要把元素添加进去就行了,不用在乎是否重复,最后都可以使用 count 方法统计重复元素数量。看着舒服,写着优雅,HashMultiset 是 Guava 中实现的 Collection 类,可以轻松统计元素数量。

    2.一对多,value 是 List 的 Map 集合。

    假设一个场景,需要把很多动物按照种类进行分类,我相信最后你会写出类似的代码。

    JDK 原生写法:

     
     
     
    1. HashMap> animalMap = new HashMap<>(); 
    2.   HashSet dogSet = new HashSet<>(); 
    3.   dogSet.add("旺财"); 
    4.   dogSet.add("大黄"); 
    5.   animalMap.put("狗", dogSet); 
    6.   HashSet catSet = new HashSet<>(); 
    7.   catSet.add("加菲"); 
    8.   catSet.add("汤姆"); 
    9.   animalMap.put("猫", catSet); 
    10.   System.out.println(animalMap.get("猫")); // [加菲, 汤姆] 

    最后一行查询猫得到了猫类的 "加菲" 和 ”汤姆“。这个代码简直太烦做了,如果使用 Guava 呢?

     
     
     
    1. // use guava 
    2.    HashMultimap multimap = HashMultimap.create(); 
    3.    multimap.put("狗", "大黄"); 
    4.    multimap.put("狗", "旺财"); 
    5.    multimap.put("猫", "加菲"); 
    6.    multimap.put("猫", "汤姆"); 
    7.    System.out.println(multimap.get("猫")); // [加菲, 汤姆] 

    HashMultimap 可以扔进去重复的 key 值,最后获取时可以得到所有的 value 值,可以看到输出结果和 JDK 写法上是一样的,但是代码已经无比清爽。

    字符串操作

    作为开发中最长使用的数据类型,字符串操作的增强可以让开发更加高效。

    字符拼接

    JDK 8 中其实已经内置了字符串拼接方法,但是它只是简单的拼接,没有额外操作,比如过滤掉 null 元素,去除前后空格等。先看一下 JDK 8 中字符串拼接的几种方式。

     
     
     
    1. // JDK 方式一 
    2. ArrayList list = Lists.newArrayList("a", "b", "c", null); 
    3. String join = String.join(",", list); 
    4. System.out.println(join); // a,b,c,null 
    5. // JDK 方式二 
    6. String result = list.stream().collect(Collectors.joining(",")); 
    7. System.out.println(result); // a,b,c,null 
    8. // JDK 方式三 
    9. StringJoiner stringJoiner = new StringJoiner(","); 
    10. list.forEach(stringJoiner::add); 
    11. System.out.println(stringJoiner.toString()); // a,b,c,null 

    可以看到 null 值也被拼接到了字符串里,这有时候不是我们想要的,那么使用 Guava 有什么不一样呢?

     
     
     
    1. ArrayList list = Lists.newArrayList("a", "b", "c", null); 
    2. String join = Joiner.on(",").skipNulls().join(list); 
    3. System.out.println(join); // a,b,c 
    4.  
    5. String join1 = Joiner.on(",").useForNull("空值").join("旺财", "汤姆", "杰瑞", null); 
    6. System.out.println(join1); // 旺财,汤姆,杰瑞,空值 

    可以看到使用 skipNulls() 可以跳过空值,使用 useFornull(String) 可以为空值自定义显示文本。

    字符串分割

    JDK 中是自带字符串分割的,我想你也一定用过,那就是 String 的 split 方法,但是这个方法有一个问题,就是如果最后一个元素为空,那么就会丢弃,奇怪的是第一个元素为空却不会丢弃,这就十分迷惑,下面通过一个例子演示这个问题。

     
     
     
    1. String str = ",a,,b,"; 
    2. String[] splitArr = str.split(","); 
    3. Arrays.stream(splitArr).forEach(System.out::println); 
    4. System.out.println("------"); 
    5. /** 
    6.  * 
    7.  * a 
    8.  *  
    9.  * b 
    10.  * ------ 
    11.  */ 

    你也可以自己测试下,最后一个元素不是空,直接消失了。

    如果使用 Guava 是怎样的操作方式呢?Guava 提供了 Splitter 类,并且有一系列的操作方式可以直观的控制分割逻辑。

     
     
     
    1. String str = ",a ,,b ,"; 
    2. Iterable split = Splitter.on(",") 
    3.     .omitEmptyStrings() // 忽略空值 
    4.     .trimResults() // 过滤结果中的空白 
    5.     .split(str); 
    6. split.forEach(System.out::println); 
    7. /** 
    8.  * a 
    9.  * b 
    10.  */ 

    缓存

    在开发中我们可能需要使用小规模的缓存,来提高访问速度。这时引入专业的缓存中间件可能又觉得浪费。现在可以了, Guava 中提供了简单的缓存类,且可以根据预计容量、过期时间等自动过期已经添加的元素。即使这样我们也要预估好可能占用的内存空间,以防内存占用过多。

    现在看一下在 Guava 中缓存该怎么用。

     
     
     
    1. @Test 
    2. public void testCache() throws ExecutionException, InterruptedException { 
    3.  
    4.     CacheLoader cacheLoader = new CacheLoader() { 
    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 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.      * key=猫,value=Animal{name='汤姆', age=3},reason=EXPLICIT 
    29.      * Animal{name='灰太狼', age=4} 
    30.      * key=狗,value=Animal{name='旺财', age=1},reason=EXPIRED 
    31.      * key=狼,value=Animal{name='灰太狼', age=4},reason=EXPIRED 
    32.      * 
    33.      * com.google.common.cache.CacheLoader$InvalidCacheLoadException: CacheLoader returned null for key 狼. 
    34.      */ 
    35.  
    36. /** 
    37.  * 缓存移除监听器 
    38.  */ 
    39. class MyRemovalListener implements RemovalListener { 
    40.  
    41.     @Override 
    42.     public void onRemoval(RemovalNotification notification) { 
    43.         String reason = String.format("key=%s,value=%s,reason=%s", notification.getKey(), notification.getValue(), notification.getCause()); 
    44.         System.out.println(reason); 
    45.     } 
    46.  
    47. class Animal { 
    48.     private String name; 
    49.     private Integer age; 
    50.  
    51.     @Override 
    52.     public String toString() { 
    53.         return "Animal{" + 
    54.             "name='" + name + '\'' + 
    55.             ", age=" + age + 
    56.             '}'; 
    57.     } 
    58.  
    59.     public Animal(String name, Integer age) { 
    60.         this.name = name; 
    61.         this.age = age; 
    62.     } 

    这个例子中主要分为 CacheLoader、MyRemovalListener、LoadingCache。

    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。

    总结

    上面介绍了我认为最常用的 Guava 功能,Guava 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。引入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。Guava 的其他的功能你也可以自己去发现。它的 Github 地址是:https://github.com/google/guava.

    参考

    https://github.com/google/guava/wiki

    网页题目:Guava-拯救垃圾代码,写出优雅高效,效率提升N倍
    当前网址:http://www.mswzjz.com/qtweb/news30/183630.html

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