读改善java程序的151个建议(8)

72.生成子列表后，不要再操作原列表

先看例子：

List<String > list=new ArrayList<String>();

              list.add( "A");

              list.add( "B");

              list.add( "C");

              

               List< String> subList=list.subList(0, 2);

              list.add( "D");

              

               System.out.println ("list size=" +list.size());

               System.out.print ("sublist size=" +subList.size());//这里会的报并发修改异常

为什么会是sublist的并发修改异常呢？这里并没有多线程修操作啊。那是因为sublist是由list的subList方法得到，是原列表list的一个视图，原列表修改了，但subList取出的子列表不会重新生成一个新列表。后面在对sublist取size操作时，会检测到修改计数器与与预期的不同，于是就抛异常了。size()方法的原码中会先进行修改计数器的检测，由于原列表修改，原列表的修改计数器发生了变化，但子列表中仍然是原来的计数器值，所以在不相等时会抛出异常。通过subList方法得到的子列表，调用其他方法时，也会检测修改计数器，例如，set,get,add等方法，若生成子列表后，再修改原列表，子列表再使用这些方法时就会抛异常。

一种有效的就去是，在原列表生成完子列表后，通过Collections.unmodifiableList方法设置原列表的只读状态，这样的话，就可以避免出现异常情况.(一种防御式编程），如：

List<String> list=new ArrayList<String>();

list.add("A");

list.add("B");

list.add("C");

List<String> subList=list.subList(0, 2);

list=Collections.unmodifiableList(list);

list.add("D");//这样的话，在这里会运行异常，提示不支持操作。实际上只能对list进行只读操作，但可对子列表进行写操作

               subList.add("E");//对子列表的修改将反应到原列表

73.使用Comparator进行排序

在java中给数据排序，有身份种实现，一种是comparable接口，一种是实现comparator接口.

java中为什么要有两个排序接口呢？

实现了Comparable接口的类表明自身是可比较的，有了比较才能进行排序；而Comparator接口是一个工具类接口，它的名字（比较器）也已经表明了它的作用：用作比较，它与原有类的逻辑没有关系，只是实现两个类的比较逻辑，从这方面来说，一个类可以有很多的比较器，只要有业务需求就可以产生比较器，有比较器就可以产生N多种排序，而Comparable接口的排序只能说是实现类的默认排序算法，一个类稳定、成熟后其compareTo方法基本不会改变，也就是说一个类只能有一个固定的、由compareTo方法提供的默认排序算法。

实现了Comparable接口的类，在具体实现compareTo方法时，可使用apache工具类的方法,

org.apache.commons.lang3.builder.CompareToBuilder，eg:

@Override

        public int compareTo (Employee obj ) {

               return new CompareToBuilder ().append (postion, obj.postion). append( id,obj.id).toComparison ();

              

       }

public class PositionComparator implements Comparator< Employee> {

        @Override

        public int compare (Employee o1 , Employee o2 ) {  

              

               return o1 .getPostion ().compareTo (o2 .getPostion ());

       }

}

              

总之，Comparable接口可以作为实现类的默认排序法，Comparator接口则是一个类的扩展排序工具

74.不推荐使用binarySearch对列表进行检索

对一个列表进行检索时，我们使用的最多的是indexOf方法，它简单，好用，而且也不会出错 ，虽然它只能检索到第一个符合条件的值，但是我们可以生成子列表后再检索，这样也就可以查找出所有符合条件的值了。Collections工具类也提供了一个检索方法：binarySerach：它是使用二分搜索法搜索指定列表，以获得指定对象，其实现的功能与indexOf是相同的，只是使用的是二分法搜索列表。下面的例子：

        List< String> cities= new ArrayList <String >();

              cities.add( "广州");

              cities.add( "北京");

              cities.add( "北京");

              cities.add( "香港");

              cities.add( "香港");

              

               int index1=cities.indexOf("北京" );

               int index2=Collections .binarySearch (cities, "北京" );

               System.out.println ("index1=" +index1+",index2=" +index2);

返回结果一个是1，一个是2.

为什么？问题出在二分法搜索上，二分法搜索就是“折半折半再折半”的搜索方法。在上例中，折半的过程中第一次就遇到了“北京”，恰好对应就是索引2

其实两者算法都没问题，只是我们用错了情景，因为二分法查询的一个首要前提是：数据集已经实现升序排列，否则二分法查找的值是不准确的。不排序怎么确定是在小区中查找还是在大区中查找呢。

在实际业务中，如果我们先对原始数据排序，再使用二分法搜索，那有可能会影响原始数据的位置，如果业务数据与位置无法那还好，如果相关那就需要再拷贝数据再排序了。当然我们也可以直接使用indexOf方法。从性能上来说，binarySerach的二分查找比indexOf的遍历算法性能高很多，特别是在大数据集而且目标值又接近尾部时。

总之，根据实际业务场景综合考虑。

75：集合中的元素必须做到compareTo和equals同步

主要是要理解两点：

indexOf依赖equals方法查找，binarySearch则依赖compareTo方法查找。

equals是判断元素是否相等，compareTo是判断元素在排序中的位置是否相同。

即然一个是决定排序位置，一个是决定相等，那我们就应该保证当排序位置相同时，其equals也相同，否则会逻辑混乱。

注意：实现了compareTo方法，就应该覆写equals方法 ，确保两者同步。

76：集合运算时，使用更优雅的方式

并集：list1.addAll(list2);

交集：list1.retainAll(list2);

差集：list1.removeAll(list2);

无重复并集：list2.removeAll(list1);list1.addAll(list2);

77.使用shuffle打乱列表

Collections.shuffle

78.减少HashMap中元素的数量

本建议主要其实主要是基于对HashMap底组数据结构进行理解。

其实是Entry类型的数组，往HashMap中添加元素时，会根据key值hash算法得到对应的索引值，即确定在Entry类型数组中的位置，将key与value转为Entry对象，存入数组中（或更新已有entry)

在往HashMap中新增对象时，还会涉及到扩容的问题，HashMap的无参构造函数，通过查看源码可知容量默认是16（长度永远是2的N次幂），装载因子是0.75，当Entry[]数组长度达到12的时候，将会进行2倍的扩容（resize),扩容在大数据量的情况下，会有性能风险。因些我认为，在具体业务中如果能确定业务数据的大小，则最好指定hashmap的初始容量等。（此处还有更多的知识，参看源码 ）

此处不得不说说ArrayList的扩容，当大于初始容量时，ArrayList才会进行扩容，扩容不是2倍，而是1.5倍+1 源码中（i * 3 / 2 + 1） 

79.集合中的哈希码不要重复

在这一建议中，更进一步详细讲解了hashmap的存储结构。

首先一个问题，建议78中提到是通过对key进行hash得到值，再定位在在table中的位置，那hashmap是如何来做到避免哈希冲突呢

我们先来看一下源码（往HashMap中添加元素）

        public V put (K paramK, V paramV) {

               if ( paramK == null)

                      return putForNullKey (paramV );

               int i = hash( paramK.hashCode());

               int j = indexFor(i, this.table.length);

               for (Entry localEntry = this.table[j]; localEntry != null; localEntry = localEntry.next) {

                      Object localObject1;

                      if ((localEntry. hash != i)

                                  || (((localObject1 = localEntry. key) != paramK) && (!(paramK

                                                .equals(localObject1)))))

                            continue;

                      Object localObject2 = localEntry.value;

                     localEntry. value = paramV;

                     localEntry. recordAccess(this );

                      return localObject2;

              }

               this.modCount += 1;

               addEntry(i, paramK, paramV, j);

               return null ;

       }

上面的方法中调用到的hash()与indexFor()方法源码如下：

     static int hash (int paramInt) {

               paramInt ^= paramInt >>> 20 ^ paramInt >>> 12;

               return (paramInt ^ paramInt >>> 7 ^ paramInt >>> 4);

       }

     得到唯一的hashCode

        static int indexFor (int paramInt1, int paramInt2) {

               return (paramInt1 & paramInt2 - 1);

       }

     再通过indexFor 做与运算得到在数组中的位置。（这两个方法有一定的深度）

简单的说，hash方法和indexFor方法就是把哈希码转变成数组的下标。

但是，正是因为经过indexFor方法中的与运算，来得到数组中的位置，有可能存在冲突的可能，即对于一个固定的哈希算法f(k),允许出现f(k1)=f(k2),但是k1不等于k2的情况，也就是说两个不同的Entry，可能产生相同的哈希码，HashMap是如何处理这种冲突问题的呢？答案是通过链表，每个链值对都是一个Entry,其中每个Entry都有一个next变量，也就是说它会指向下一个键值对--很明显，这应该是一个单向链表，该链表是由addEntry方法完成的。其源代码如下：

void addEntry (int paramInt1, K paramK, V paramV, int paramInt2) {

               Entry localEntry = this.table [paramInt2 ];

               this.table[paramInt2] = new Entry(paramInt1, paramK, paramV, localEntry);

               if ( this.size++ < this.threshold)

                      return;

               resize(2 * this.table.length);

       }

这段程序涵盖两个业务逻辑：如果新加入的键值对的hashCode是唯一的，那直接插入到数组中，Entry的next值则为null;如果新加入的键值对的hashCode与其他元素冲突，则替换掉数组中的当前值，并把新加入的Entry的next变量指向被替换掉的元素--于是，一个链表就生成了。

HashMap存储结构图：

总之，HashMap的存储主要还是数组，遇到哈希冲突的时候则使用链表解决。因此，在HashMap的查找中，如果HashMap中的哈希码相同，它的查找效果与ArrayList没什么两样。所以此建议提出，HashMap中的hashCode应避免冲突。

80.多线程使用Vector 或 HashTable

Vector是ArrayList的多线程版本，HashTable中HashMap的多线程版本。

这里首先要区分两个概念：线程安全，同步修改异常

基本上所有的集合类都有一个叫做快速失败（Fail-Fast)的校验机制，当一个集合在被多个线程修改并访问时，就可能会出现ConcurrentModificationException异常，这是为了确保集合方法一致而设置的保护措施，它的实现原理就是我们经常提到的modCount修改计数器：如果在读列表时，modCount发生变化（也就是有其他线程修改）则会抛出此异常。这与线程同步是两码事，线程同步是为了保护集合中的数据不被脏读、脏写而设置的。

ArrayList修改为Vector，因为Vector的每个方法前都加上了synchronized关键字，同时只会允许一个线程进入该方法，确保了程序的可靠性。虽然我们在系统开发中我们一再说明，除非必要，否则不要使用synchronized，这是从性能的角度考虑的，但是一旦涉及多线程时（注意这里说的是真正的多线程，不是并发修改的问题，比如一个线程增加，一个线程删除，这不属于多线程的范畴），Vector会是最佳选择，当然自己在程序中加synchronized也是可行的方法。

HashMap的线程安全类HashTable与此相同

81.非稳定排序推荐使用List

public static void main(String[] args){

               SortedSet< Person> persons= new TreeSet <Person >();

              persons.add( new Person (180));

              persons.add( new Person (175));

              

               for(Person p:persons){

                      System.out.println (p.getHeigh ());//先输出175，再输出180

              }

              

              persons.first(). setHeigh(185);

              

               for(Person p:persons){

                      System.out.println (p.getHeigh ());//先输出185，再输出180

              }

              

              persons= new TreeSet <Person >(new ArrayList<Person>(persons));

              

               for(Person p:persons){

                      System.out.println (p.getHeigh ());//先输出180，再输出185

              }

       }

对于不变量的排序，例如直接量（也就是8个基本类型）、String类型等，推荐使用TreeSet，而对于可变量，例如我们自己写的类，可能会在逻辑处理中中改变其排序关键值的，则建议使用List自行排序。

如果用用List解决排序问题，就需要自行解决元素重得利问题（若要剔除也很简单，转变为HashSet，剔除后再转回来），若采用TreeSet，则需要解决元素修改后的排序问题。

总之，SortedSet中的元素被修改后可能会影响其排序位置

82.集合大家族

可划分为以下几类：

1）List

实现List接口的集合主要有：ArrayList,LinkedList,Vector,Stack,其中ArrayList是一个动态数组，LinkedList是一个双向链表，Vector是一个线程安全的动态数组，Stack是一个对象栈，遵循先进后出的原则

2）set

set是不包含重复元素的集合，其主要的实现类有：EnumSet,HashSet,TreeSet,其中EnumSet是枚举类型的专用Set,所有元素都是枚举类型；HashSet是以哈希码决定其元素位置的Set，其原理与HashMap相似，它提供快速的插入和查找方法，TreeSet是一个自动排序的Set,它实现了SortedSet接口

3）Map

Map是一个大家族，它可以分为排序Map和非排序Map,排序Map主要是TreeMap类，它根据Key值进行自动排序；非排序Map主要包括：HashMap,HashTable,Properties,EnumMap等，其中Properties是HashTable的子类，它的主要用途是从Property文件中加载数据，并提供方便的读写操作；EnumMap则是要求其key必须是某一个枚举类型。

Map中还有一个WeakHashMap

4)Queue

队列，它分为两类，一类是阻塞式队列，队列满了以后再插入元素则会抛出异常，主要包括：ArrayBlockingQueue、PriorityBlockingQueue、LinkedBlockingQueue,其中ArrayBlockingQueue是一个以数组方式实现的有界阻塞队列，PriorityBlockingQueue是依照优先级组建的队列，LinkedBlockingQueue是通过链表实现的阻塞队列；另一类是非阻塞队列，无边界的，只要内存允许，都可以持续追加元素，我们最经常使用的PriorityQueue类。

还有一种队列，是双端队列，支持在头、尾两端插入和移除元素，它的主要实现类是：ArrayDeque、LinkedBlockingDeque、LinkedList

5)数组

数组与集合的最大区别就是数组能够容纳基本类型，而集合就不行 ，更重要的一点就是所有的集合底层存储的都是数组

6）工具类

数组工具类是java.util.Arrays和java.lang.reflect.Array，集合工具类是java.util.Collections

7)扩展类

Apache的common-collecitons扩展包

Google的google-collections扩展包