Java Collections — это фреймворк для управления коллекциями. Он расширяет базовый функционал Java и упрощает работу с данными. Рассказываем, зачем нужны коллекции, где они применяются и как с ними работать.
Зачем нужны Java Collections
Коллекциями в Java называют интерфейсы и классы, реализующие сложные структуры данных. Они состоят из множества значений, хранящихся в виде таблицы или списка. Элементы коллекций могут быть одного типа или разных. В отличие от массивов, коллекции можно изменять, добавлять и удалять элементы с помощью методов.
Collections Framework предназначен для управления коллекциями. Он входит в Java Development Kit и содержит классы, методы и интерфейсы для упрощения работы. Он помогает хранить и редактировать коллекции, обрабатывать и передавать информацию.
Использование Collections Framework является стандартом Java-разработки, поэтому на собеседованиях часто задают вопросы и задачи на эту тему. Умение пользоваться фреймворком необходимо для сдачи экзамена и получения сертификата Java Professional.
В чем плюсы и минусы
Плюсы | Минусы |
|
|
Где применять
Java Collections Framework — это мощный и гибкий инструмент для работы с коллекциями данных. Он является незаменимым помощником при разработке приложений, которые обрабатывают большие объёмы информации. Структура Java Collections Framework включает в себя интерфейсы и реализации, которые позволяют решать практически любые задачи, связанные с управлением данными.
Фреймворк предоставляет инструменты для управления простыми списками, а также для создания более сложных структур данных, таких как множества (set), связанные списки (linked list), деревья (tree set, tree map), карты (map) и очереди с приоритетами (priority queue). Это позволяет разработчикам эффективно организовывать и обрабатывать различные типы данных, включая фамилии, номера телефонов, логины и пароли, а также более сложные данные, например, банковские реквизиты или списки заказов.
Примеры, что можно хранить в виде коллекции:
- Фамилии, имена и отчества: Использование списка (List), например ArrayList, для хранения и обработки списка сотрудников в HR-приложении.
- Номера телефонов: Сохранение номеров телефонов в HashSet для исключения дубликатов при создании телефонной книги.
- Логины и пароли: Хранение пар логин/пароль в HashMap для быстрого поиска данных пользователя по логину в системе авторизации.
- Email адреса: Использование TreeSet для хранения и сортировки email-адресов клиентов в алфавитном порядке в системе рассылок.
- Почтовые адреса: Хранение и управление адресами доставки в LinkedList для обеспечения порядка отправок в системе доставки.
- Названия компаний: Организация списка партнеров и клиентов в ArrayList для упрощения работы CRM-системы.
- Банковские реквизиты: Хранение банковских счетов и реквизитов в HashMap для быстрых финансовых транзакций в банковском приложении.
- Списки заказов: Использование PriorityQueue для обработки очереди заказов по степени важности в системе электронной коммерции.
- История операций: Хранение истории операций пользователя в LinkedList для быстрой и эффективной обработки данных в банковском приложении.
Фреймворк ускоряет создание приложений. Разработчики используют оптимизированный код, а не пишут его с нуля. Риск допустить ошибку в управлении коллекциями становится меньше. Качество готового кода улучшается благодаря автоматизации работы.
Источник: ru.freepik.com
Типыколлекций
Java Collections содержит три вида коллекций: List (список), Set (набор) и Queue (очередь). К ним не относится Map (карта). Эта сущность не входит в иерархию Collections. Но в руководствах по Java ее часто называют коллекцией, потому что она тоже используется для управления данными.
Каждая коллекция содержит интерфейсы и реализации. Интерфейс описывает состав множества, методы работы и поведение объектов. Реализация выполняет определенные действия и решает практические задачи.
Iterable
Iterable — это корневой интерфейс в иерархии. От него наследуются три основные коллекции, но не Map. Интерфейс указывает на то, что элементы множества можно упорядочить и перечислить. Например, расположить числа по возрастанию или по убыванию, а имена по алфавиту.
Collection
Интерфейс Collection наследуется от Iterable. Он считается базовым, но не корневым. Интерфейс поясняет, что множество — это коллекция. Но сущность не может относиться только к нему. Интерфейс включает базовые методы для работы с элементами множества, такие как добавление, удаление и проверка на наличие элемента. Любая коллекция должна принадлежать к одному из потомков: List, Set или Queue.
List
Интерфейс List — это список. Он содержит последовательность данных. У элементов множества есть порядковые номера. По индексу можно определить, на каком месте в списке расположен объект. Добавление и удаление элементов выполняется с помощью методов.
Пример списка с именами детей:
// List Interface
package Simplilearn;
import java.util.*;
public class ListInterface {
public static void main(String args[]) {
List<String> list = new ArrayList<String>();
list.add("Dan");
list.add("Jane");
list.add("Sam");
// list.add("Ann");
for (String Children: list)
System.out.println(Children);
}
}
Set
Интерфейс Set — это набор данных. Внутри множества не может быть повторяющихся элементов. По этому признаку набор отличается от других видов коллекций. Для проверки дубликатов используются методы add() и contains(), которые опираются на комбинацию методов hashCode() и equals().
У элементов набора нет порядковых номеров, это второе отличие от списка и очереди. Элементы внутри множества могут идти в любом порядке. Их расположение не влияет на качество работы с данными.
Пример сортировки набора:
// Set Interface
package Simplilearn;
import java.util.*;
public class SetExample {
public static void main(String args[]) {
int count[] = { 22, 24, 44, 55, 23, 67 };
Set<Integer> set = new HashSet<Integer>();
try {
for (int i = 0; i <= 5; i++) {
set.add(count[i]);
}
System.out.println(set);
TreeSet<Integer> sortedSet = new TreeSet<Integer>(set);
System.out.println("The sorted set is:");
System.out.println(sortedSet);
System.out.println("First element is: " + (Integer) sortedSet.first());
System.out.println("Last element is: " + (Integer) sortedSet.last());
} catch (Exception e) {
}
}
}
Queue
Интерфейс Queue — это очередь. По структуре она напоминает список. Элементы расположены в определенном порядке. У каждого объекта есть порядковый номер. Очередь отличается от списка тем, что обработка происходит в определенном порядке.
Сначала программа обращается к объекту в начале очереди. Затем — к следующему за ним, и так далее. Получать или удалять можно элементы, которые находятся в начале очереди. Добавлять новые объекты можно в конец очереди. Такой принцип работы с данными называется FIFO (first in, first out).
Методы element() и peek() используются для вызова первого элемента в очереди. Удалить первый объект можно с помощью методов remove() и poll(). Метод offer(item) добавляет новые элементы.
Пример очереди в виде списка покупок:
// Queue Interface
package Simplilearn;
import java.util.*;
public class QueueInterface {
public static void main(String[] args) {
Queue<String> queue = new LinkedList<>();
queue.add("Apple");
queue.add("Mango");
queue.add("Grapes");
queue.add("Banana");
System.out.println(queue);
queue.remove("Banana");
System.out.println(queue);
System.out.println("Queue total Size: " + queue.size());
System.out.println("Queue includes fruit 'Mango'? : " + queue.contains("Mango"));
queue.clear();
}
}
Map
Интерфейс Map — это карта. Она не входит в иерархию коллекций, но ее изучают вместе с ними. Map представляет собой структуру данных, где каждый элемент состоит из пары "ключ-значение". Иначе ее называют ассоциативным массивом или словарем. Карта — это совокупность данных в формате «ключ-значение». Это таблица, где элементы из одной строки связаны друг с другом, но среди них нет главного. Классический пример карты: база данных в формате «имя» и «фамилия».
Более сложный пример с видами спорта:
// Map Interface
package Simplilearn;
import java.util.*;
import java.util.Map.Entry;
public class MapInterface {
public static void main(String args[]) {
Map<Integer, String> map = new HashMap<Integer, String>();
map.put(1, "Cricket");
map.put(2, "Hockey");
map.put(3, "Archery");
for (Iterator<Entry<Integer, String>> iterator = map.entrySet().iterator(); iterator.hasNext();) {
Entry<Integer, String> m = iterator.next();
System.out.println(m.getKey() + " " + m.getValue());
}
}
}
Как начать работать с коллекциями
- Установите интегрированную среду разработки. Для Java-разработки подходит Visual Studio Code или JetBrains IDEA.
- Установите Java Development Kit. Например, Extension Pack for Java.
- Подключите пакет java.util, чтобы запустить Java Collection Framework.
- Откройте интегрированную среду разработки и начинайте писать код.
Источник: ru.freepik.com
Типичные ошибки и как их исправить
Неправильное преобразование массива. ArrayList создает список на базе массива, у элементов которого нет номеров. Начинающие разработчики часто создают списки так:
List<String> list = Arrays.asList(array);
Но это ошибка. Правильный код для создания списка выглядит так:
List<String> safeList = new ArrayList<String>(Arrays.asList(array));
Избегание класса LinkedList. Начинающие разработчики не понимают отличия между ArrayList и LinkedList. Они используют только первый вариант, но по производительности он иногда уступает второму. Если нужно часто добавлять или удалять элементы списка, прописывайте эти операции с помощью LinkedList.
Удаление элементов при обходе списка. Удалять элементы коллекции можно только с помощью интерфейса Iterator.
Пример кода, который не работает:
List<String> listOfStrings = new ArrayList<String>(Arrays.asList("1", "2", "3", "4"));
for (int i = 0; i < listOfStrings.size(); i++) {
if (listOfStrings.get(i).equals("3")) {
listOfStrings.remove(i);
}
}
System.out.println(listOfStrings.toString());
Пример правильного кода:
List<String> listOfStrings = new ArrayList<String>(Arrays.asList("1", "2", "3", "4"));
Iterator<String> iterator = listOfStrings.iterator();
while (iterator.hasNext()) {
String s = iterator.next();
if (s.equals(3")) {
iterator.remove();
}
}
Главное, что нужно знать
- Java Collection Framework используется при разработке приложений. Он упрощает работу с коллекциями — упорядоченными массивами. Фреймворк помогает писать эффективный и надежный код.
- С помощью фреймворка можно создавать списки, наборы, очереди и карты. В модуле есть возможность добавления и удаления элементов, поиска объектов, сортировки множеств и т. д. Можно выбирать реализации в зависимости от задач проекта.
- Фреймворк ускоряет написание кода для работы с коллекциями. Разработчик не пишет его с нуля, а пользуется готовыми функциями. Это решение делает листинг короче и помогает избежать ошибок.
- Java-разработчик должен уметь пользоваться коллекциями. Знание фреймворка проверяют на собеседованиях и при сдаче экзаменов на сертификат.
- Модуль содержит сложную иерархию интерфейсов. Начинающим разработчикам сложно разобраться, для чего используется каждая функция. Научиться работать с коллекциями можно на курсах по программированию на Java.
