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SystemPoster - 2008-7-6 16:26:00
br>  许多程序员永远不需要实现他们自己的 对象集 类。用本课程上面所描述的实现,你可以做得非常好。然而,有一天,你可能发现你要编写一个你自己的核心 对象集 接口的实现。用由Java平台提供的 abstract implementations(抽象实现),这一点很容易办到。但是,在我们要讨论如何编写一个实现之前,让我们先讨论一下为什么你要做这样一件事。

  
编写你自己的实现的原因




  以下列举了几种你可能要实现的对象集,但这并不是全部。

  持久的(Persistent): 所有的内置 对象集 实现驻留在主存储器,而在VM退出时则消失。 假设你需要一个 对象集,它能在下一次VM启动时仍然存在。实现这样一个 对象集 的途径是在外部数据库之上建立一个虚饰板(veneer)。这样一个 对象集 可能会并发地接受多个VMs的访问,因为它驻留在VM之外。

  与特定应用相关的(Application-specific): 这是一个非常广阔的范畴。一个例子是包含实时遥感勘测数据的一个不可更改的 Map 。键可能代表位置,而值可能被从这些位置上的传感器上读取以响应 get 操作。

  高并发的(Highly Concurrent): 内置 对象集 未被设计为支持高并发性。同步包装器(和早期实现)锁定整个( entire) 对象集 (在每次它被访问时)。假设你正在建立一个服务器,并且需要一个可被许多线程并发访问的 Map 实现。简单的办法就是建立一个可分别锁定每一个存储段的哈希表,并允许多线程对该表的并发访问(假设它们正在分布于不同存储段中的键)。

  高性能、特殊目的(High-performance, Special-purpose): 有许多数据结构利用有限的用法,以提供可能比用通用实现更好的性能。例如,考虑一个 Set, 它的元素被限定在一个小的、固定的领域。这样的一个 Set 可被表示为一个 bit-vector, 它可提供令人眼花缭乱的快速性能以及低内存占用。 另一个例子涉及到包含长期相同元素值的 List。这样的列表(它经常出现在文本处理中)可能是游长编码的(run-length encoded): 运行可被表示为一个单一的对象,该对象包含重复的元素和连续重复的次数。这个例子很有趣,因为它交替使用了两个方面的性能:它要求比一个 ArrayList 小得多的空间,但更多的时间。

  高性能、通用的(High-performance, General-purpose): 设计 对象集 架构 的工程师试图为每一  涌诙继峁┳詈玫耐ㄓ檬迪?, 但是有许多许多数据结构可能被使用,并且每天都在发明新的。也许你能带来什么更快的东西!

  增强功能(Enhanced functionality): 假设你需要一个 Map (或 Set) 实现,它即可提供不变时间存取又可提供插入顺序迭代。这种性能的结合可用哈希表获得,它的所有元素被进一步以插入顺序连接到一个双向链表中(doubly-linked)。另外,作为一种替代选择,假设你需要一种有效的 bag 实现(也称作 multiset)-- 一个可提供不变时间访问同时允许复制元素的 Collection。 那么,在HashMap上实现这样的一个Collection是非常简单明了的。

  便利性(Convenience): 你可能需要由Java平台提供的那些实现之外的附加便利实现。例如,你可能经常需要一个代表单独键-值映射的不变 Map 对象、或代表一个连续的整数局域的 List 对象或者其他什么东西。

  适配器(Adapter): 假设你正在使用某些有着自己特别的collectioon API 的早期API。你可以编写一个适配器(adapter) 实现,它使那些 对象集 可以在 Java Collections Framework 上进行操作。一个适配器实现是一个薄的虚饰板,它可以包装一个类型的对象,并使其表现得象另一个类型的对象。这是通过将后一类型的操作转化到前一类型的结果。
如何编写一个定制实现
借助Java平台上的抽象实现(abstract implementations) 来编写定制实现出奇地简单。抽象实现是 核心 对象集 接口 的骨干实现,它明显地是为便于定制实现的编写而设计的。我们以一个例子开始,以下是一个  Arrays.asList的实现:

public static List asList(Object[] a) {
return new ArrayList(a);
}

private static class ArrayList extends AbstractList
implements java.io.Serializable
{
private Object[] a;

ArrayList(Object[] array) {
a = array;
}

public Object get(int index) {
return a[index];
}

public Object set(int index, Object 元素) {
Object oldValue = a[index];
a[index] = 元素;
return oldValue;
}

public int size() {
return a.length;
}
}

  相信不相信?这几乎就是包含在JDK中的实现。它是那样的简单! 你只提供构造函数、 get、 set 和 size 方法, 其余的都由 AbstractList 来做。而你免费获得了 ListIterator, 批量操作、搜索操作、哈希代码计算、比较和串表示法等。

  假设你要使这个实现再快一点。API有关抽象实现的文本精确地描述了每一种方法是如何被实现的。于是,你将知道要覆盖哪个方法,以得到你所需要的性能。上面提到的这些实现是很好的,但还能做些改进。特别是,toArray 方法在 List 上迭代,每次拷贝一个元素。假如在内部是这样表示的,那么直接克隆这个数组则要快得多--那样才是明智的:

public Object[] toArray() {
return (Object[]) a.clone();
}

  随着这个覆盖(override)和类似的 toArray(Object[])的增加,这个实现完全是 JDK中的形象了。为了全面展现JDK,你还要坚持一下去使用其它抽象实现,它们要求你编写你自己的迭代器,但是,它仍然不是那么难。 抽象实现的小结如下:

  AbstractCollection: 一个既不是Set也不是 List的 Collection。如:一个元包(bag)。 最低限度下,你必须提供 iterator 和 size 方法。

  AbstractSet : 一个 Set. 用法与 AbstractCollection 相同。

  AbstractList : 一个由随机存取数据存储(如一个数组)所支持的 List 。 最低限度下,你必须提供定位存取方法 (get(int) 和可选择的 set(int), remove(int), 以及add(int)) 和 size 方法。抽象类负责维护listIterator (和 iterator).

  AbstractSequentialList : 一个由顺序-存取数据存储(如一个链接的列表)所支持的 List。最低限度下,你必须提供 listIterator 和 size 方法。抽象类负责维护该定位存取方法 (这与 AbstractList是相对的) 。

  AbstractMap : 一个 Map。 最低限度下,你必须提供 entrySet 视图。这是用 AbstractSet 类典型地实现的。如果该 Map 是可更改的,你还必须提供 put 方法。
编写一个定制实现的过程,小结如下:

  1.从上面的列表中选择适当的抽象实现类。

  2.为所有这些类的抽象方法提供实现。如果你的定制对象集 将是可更改的,你必须覆盖一个或几个具体方法。有关抽象实现类的API文本将告诉你覆盖哪个方法。

  3.测试 并( 如果需要)调试实现。你现在已经有了一个工作的定制 对象集 实现!

  4.如果你关心性能, 阅读抽象实现类的API文本。如果某一种方法太慢,覆盖它。如果你覆盖了哪个方法,确认衡量一下覆盖前后的性能! 你在性能上的付出将与你在功能上的收获成正比!(通常,这一步被忽略)  7 1 2
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