你知道Java21中的顺序集合吗？

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在Java 21中，处理集合的方式得到了改进，因为三个新的接口已经融入了现有的类型层次结构。这些顺序集合为我们提供了一个统一的API来访问第一个和最后一个元素，并以相反的顺序处理集合。

为了更好地理解顺序集合是什么，让我们回顾一下集合之前的样子。

Java集合框架

在Java 1.2中引入的Collections Framework，为我们提供了许多接口和类来代表一组对象。这个统一的API具有许多优点，比如使不相关的API之间具有“标准化”的集合类型互操作性，因此促进代码重用。

十几个接口为底层通用和专用实现提供了一个很好的抽象，包括并发环境的实现。尽管不同集合类型的类型层次结构和功能经过精心设计，提供了很大的灵活性和功能，但直到现在才出现了一个缺失的方面……

从前到后，从后到前

获取集合的第一个或最后一个元素是一个非常常见的任务，通常这样做并不漂亮……我敢肯定，正在阅读这篇文章的每个人都曾经无数次地这样做过：

List  items = ...;

String first = items.get(0);

String last = items.get(items.size() - 1);

一些集合类型支持直接访问第一个和最后一个元素，但目前还没有一个共同的接口，也没有一个通用的API（尚不支持）：

Type      | First Element     | Last Element
--------- | ----------------- | --------------------------
List      | list.get(0)       | list.get(list.size() - 1)
Deque     | deque.getFirst()  | deque.getLast()
SortedSet | sortedSet.first() | sortedSet.last()

每一个基于Collection的类型都可以很容易地从前往后遍历，因为它是Iterator的后代。这样，我们就可以使用for-each循环、Stream管道，并通过调用toArray()创建任何集合的数组。然而，对于反向遍历，即从后往前，目前还没有简单的方法或技巧。这意味着，例如，如果我们必须处理一个LinkedHashSet，我们必须遍历整个集合才能得到最后一个元素。

直到Java 21顺序集合的出现！

序贯集合类型

JEP 431在集合框架的类型层次结构中引入了三个新的接口，位置十分关键。像过去几年中的许多其他特性一样，这些接口通过默认方法注入新的功能，因此一切仍然保持向后兼容，除非我们想要更特殊的实现，否则没有人需要自己实现这些方法。

这三个新的序贯接口是：

• SequencedCollection<E> extends Collection<E>
• SequencedSet<E> extends SequencedCollection<E>, Set<E>
• SequencedMap<K, V> extends Map<K, V>

SequencedMap

SequencedMap<K, V>接口看起来就像你期望的那样，特别是由于除了reversed()之外的所有方法都是从已有的Deque<E>类型中提升而来的，以提供一个已知且统一的API：

interface SequencedMap<K, V> extends Map<K, V> {
    // NEW METHOD
    SequencedMap<K, V> reversed();
    // PROMOTED METHODS FROM Deque<E>
    void putFirst(K key, V value);
    void putLast(K key, V value);
    V getFirst(K key);
    V getLast(K key);
    V removeFirst(K key);
    V removeLast(K key);
}

add...和remove...方法是可选的，并在其默认实现中抛出UnsupportedOperationException以支持不可修改的集合。get...方法的行为类似于其兄弟，在集合为空的情况下抛出NoSuchElementException。

SequencedSet

SequencedSet<E>基于SequencedCollection<E>，但具有reversed()方法的协变覆盖：

interface SequencedSet<E> extends SequencedCollection<E>, Set<E> {
    SequencedSet<E> reversed();
}

之前提到的行为仍然有效，因为SequencedCollection<E>的默认实现中没有覆盖任何方法。

SequencedMap<k, v="">

SequencedMap<K, V>是基于SequencedCollection<E>但具有协变覆盖的返回类型：

interface SequencedMap<K, V> extends SequencedCollection<Map.Entry<K, V>>, Map<K, V> {
    SequencedMap<K, V> reversed();
}

之前提到的行为仍然有效，因为SequencedCollection<E>的默认实现中没有覆盖任何方法。尽管在概念上不同于其他集合作为基于键值对的数据结构，但是采用顺序化方法仍然可以获得很多好处。与 SequencedCollection<E> 类似， SequencedMap<K, V> 的类型也是从预先存在的类型中获得其功能，在此为 NavigableMap<K, V>：

interface SequencedMap<K,V extends Map<K,V>> {
// NEW METHODS
SequencedMap<K,V> reversed();
SequencedSet<K> sequencedKeySet();
SequencedCollection<V> sequencedValues();
SequencedSet<Entry<K,V>> sequencedEntrySet();
V putFirst(K key, V value);
V putLast(K key, V value);
// PROMOTED METHODS FROM NavigableMap<K, V>
Entry<K, V> firstEntry();
Entry<K, V> lastEntry();
Entry<K, V> pollFirstEntry();
Entry<K, V> pollLastEntry();
}

有趣的是，有两个促进的 poll... 方法，因为它们让我们可以轻松地访问第一个或最后一个条目，并且一次性删除它。

扩展Java的集合框架

如前所述，这三种新类型被改造后直接集成到现有的类型层次结构中，以在不破坏任何兼容性的情况下为我们提供所有新的好东西：

整个类型层次结构中的 Sequenced Collections 类型（来源：JEP 431）

基于 Collection 的类型更改如下：

• List 和Deque 现在将 SequencedCollection 作为它们的直接超接口。
• SortedSet 现在直接从 SequencedSet 派生。以下是翻译后的内容：

现在，LinkedHashSet 实现了 SequencedSet 接口，并额外实现了 SequencedSet。

对于 Map 的更改并不多，SequenceMap 类型直接位于 Map 之下，而其上方是 SorterMap 的新超接口和 LinkedHashMap 实现的额外接口。

为了与 Collections Framework 的总体主题相匹配，Collections 上还有三个新的 static 帮助方法：

• Collections.unmodifiableSequencedCollection(sequencedCollection)
• Collections.unmodifiableSequencedSet(sequencedSet)
• Collections.unmodifiableSequencedMap(sequencedMap)

结论：

我认为，在 Java 中引入明确定义的元素顺序和统一的 API 是一项受欢迎的改进。它将为开发人员提供更直接的方式来简化常见的集合任务，并逐步为 Java 类型添加更多便利。虽然与其他语言相比可能不够简洁和全面，但我相信会越来越完善的。

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