14. Лекция: Пакет java.util

14. Лекция: Пакет java.util

Эта лекция посвящена пакету java.util, в котором содержится множество вспомогательных классов и интерфейсов. Они настолько удобны, что практически любая программа использует эту библиотеку. Центральную часть в изложении занимает тема контейнеров, или коллекций, - классов, хранящих упорядоченные ссылки на ряд объектов. Они были существенно переработаны в ходе создания версии Java2. Также рассматриваются классы для работы с датой, для генерации случайных чисел, обеспечения поддержки многих национальных языков в приложении и др.

Работа с датами и временем

Класс Date

Класс Date изначально предоставлял набор функций для работы с датой - для получения текущего года, месяца и т.д. Однако сейчас все перечисленные методы не рекомендованы к использованию и практически всю функциональность для этого предоставляет класс Calendar.

Существует несколько конструкторов класса Date, однако рекомендовано к использованию два:

Date() и Date(long date)

Второй конструктор принимает в качестве параметра значение типа long, указывающее на количество миллисекунд, прошедших с 1 января 1970 г., 00:00:00 по Гринвичу. Первый конструктор создает экземпляр, соответствующий текущему моменту. Фактически это эквивалентно второму варианту new Date(System.currentTimeMillis()). Можно уже после создания экземпляра класса Date использовать метод setTime(long time) для того, чтобы задать нужное время.

Для сравнения дат служат методы after(Date date) и before(Date date), которые возвращают булевское значение, в зависимости от того, выполнено условие или нет. Метод compareTo(Date anotherDate) возвращает значение типа int, которое равно -1, если дата меньше сравниваемой, 1 - если больше и 0 - если даты равны. Метод toString() возвращает строковое описание даты. Однако для более понятного и удобного преобразования даты в текст рекомендуется пользоваться классом SimpleDateFormat, определенным в пакете java.text.

Классы Calendar и GregorianCalendar

Более развитые средства для работы с датами представляет класс Calendar. Calendar является абстрактным классом. Для различных платформ реализуются конкретные подклассы календаря. На данный момент существует реализация Григорианского календаря - GregorianCalendar. Экземпляр этого класса получается путем вызова статического метода getInstance(), который возвращает экземпляр класса GregorianCalendar. Подклассы класса Calendar должны интерпретировать объект Date по-разному. В будущем предполагается реализовать также лунный календарь, используемый в некоторых странах.

Calendar обеспечивает набор методов, позволяющих манипулировать различными "частями" даты, т.е. получать и устанавливать дни, месяцы, недели и т.д.

Если при задании параметров календаря некоторые параметры упущены, то для них будут использованы значения по умолчанию для начала отсчета, т.е.

YEAR = 1970, MONTH = JANUARY, DATE = 1 и т.д.

Для считывания и установки различных "частей" даты используются методы get(int field), set(int field, int value), add(int field, int amount), roll(int field, int amount), переменная типа int с именем field указывает на номер поля, с которым нужно произвести операцию. Для удобства все эти поля определены в Calendar как статические константы типа int.

Рассмотрим подробнее порядок выполнения перечисленных методов.

Метод set(int field,int value).

Как уже говорилось, данный метод производит установку какого-либо поля даты. На самом деле после вызова этого метода немедленного пересчета даты не производится. Пересчет даты будет осуществлен только после вызова методов get(), getTime() или getTimeInMillis(). Таким образом, последовательная установка нескольких полей не вызовет ненужных вычислений. Помимо этого, появляется еще один интересный эффект. Рассмотрим следующий пример. Предположим, что дата установлена на последний день августа. Необходимо перевести ее на последний день сентября. Если бы внутреннее представление даты изменялось после вызова метода set, то при последовательной установке полей мы получили бы вот такой эффект:

public class Test {

public Test() {

}

public static void main(String[] args) {

SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy MMMM dd HH:mm:ss");

Calendar cal = Calendar.getInstance();

cal.set(Calendar.YEAR,2002);

cal.set(Calendar.MONTH,Calendar.AUGUST);

cal.set(Calendar.DAY_OF_MONTH,31);

System.out.println(" Initialy set date: " + sdf.format(cal.getTime()));

cal.set(Calendar.MONTH,Calendar.SEPTEMBER);

System.out.println(" Date with month changed : " + sdf.format(cal.getTime()));

cal.set(Calendar.DAY_OF_MONTH,30);

System.out.println(" Date with day changed : " + sdf.format(cal.getTime()));

}

}

Пример 14.1.

Результатом будет:

Initialy set date: 2002 August 31 22:57:47

Date with month changed : 2002 October 01 22:57:47

Date with day changed : 2002 October 30 22:57:47

Пример 14.2.

Как мы видим, в данном примере при изменении месяца день месяца остался неизменным и было унаследовано его предыдущее значение. Но поскольку в сентябре 30 дней, дата автоматически была переведена на 1 октября, и когда было бы установлено 30 число, оно относилось бы уже к октябрю. В следующем примере считывание даты не производится, соответственно, ее вычисление не выполняется до тех пор, пока все поля не установлены:

public class Test {

public Test() {

}

public static void main(String[] args) {

SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy MMMM dd HH:mm:ss");

Calendar cal = Calendar.getInstance();

cal.set(Calendar.YEAR,2002);

cal.set(Calendar.MONTH,Calendar.AUGUST);

cal.set(Calendar.DAY_OF_MONTH,31);

System.out.println(" Initialy set date: " + sdf.format(cal.getTime()));

cal.set(Calendar.MONTH,Calendar.SEPTEMBER);

cal.set(Calendar.DAY_OF_MONTH,30);

System.out.println(" Date with day and month changed : " + sdf.format(cal.getTime()));

}

}

Пример 14.3.

Результатом будет:

Initialy set date: 2002 August 31 23:03:51

Date with day and month changed: 2002 September 30 23:03:51

Пример 14.4.

Метод add(int field,int delta).

Добавляет некоторое смещение к существующей величине поля. В принципе, то же самое можно сделать с помощью set(f, get(f) + delta).

В случае использования метода add следует помнить о двух правилах:

1. Если величина поля изменения выходит за диапазон возможных значений данного поля, то производится деление по модулю данной величины, частное суммируется со следующим по старшинству полем.

2. Если изменяется одно из полей, причем, после изменения младшее по отношению к изменяемому полю принимает некорректное значение, то оно изменяется на то, которое максимально близко к "старому".

public class Test {

public Test() {

}

public static void main(String[] args) {

SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy MMMM dd HH:mm:ss");

Calendar cal = Calendar.getInstance();

cal.set(Calendar.YEAR,2002);

cal.set(Calendar.MONTH,Calendar.AUGUST);

cal.set(Calendar.DAY_OF_MONTH,31);

cal.set(Calendar.HOUR_OF_DAY,19);

cal.set(Calendar.MINUTE,30);

cal.set(Calendar.SECOND,00);

System.out.println("Current date: " + sdf.format(cal.getTime()));

cal.add(Calendar.SECOND,75);

System.out.println("Current date: " + sdf.format(cal.getTime()));

cal.add(Calendar.MONTH,1);

System.out.println("Current date: " + sdf.format(cal.getTime()));

}

}

Пример 14.5.

Результатом будет:

Current date: 2002 August 31 19:30:00

Current date: 2002 August 31 19:31:15

Current date: 2002 September 30 19:31:15

Пример 14.6.

Метод roll(int field,int delta).

Добавляет некоторое смещение к существующей величине поля и не производит изменения старших полей. Рассмотрим приведенный ранее пример, но с использованием метода roll.

public class Test {

public Test() {

}

public static void main(String[] args) {

SimpleDateFormat sdf = new SimpleDateFormat("yyyy MMMM dd HH:mm:ss");

Calendar cal = Calendar.getInstance();

cal.set(Calendar.YEAR,2002);

cal.set(Calendar.MONTH,Calendar.AUGUST);

cal.set(Calendar.DAY_OF_MONTH,31);

cal.set(Calendar.HOUR_OF_DAY,19);

cal.set(Calendar.MINUTE,30);

cal.set(Calendar.SECOND,00);

System.out.println("Current date: " + sdf.format(cal.getTime()));

cal.roll(Calendar.SECOND,75);

System.out.println("Rule 1: " + sdf.format(cal.getTime()));

cal.roll(Calendar.MONTH,1);

System.out.println("Rule 2: " + sdf.format(cal.getTime()));

}

}

Пример 14.7.

Результатом будет:

Current date: 2002 August 31 19:30:00

Rule 1: 2002 August 31 19:30:15

Rule 2: 2002 September 30 19:30:15

Пример 14.8.

Как видно из результатов работы приведенного выше кода, действие правила 1 изменилось по сравнению с методом add, а правило 2 действует так же.

Класс TimeZone

Класс TimeZone предназначен для совместного использования с классами Calendar и DateFormat. Класс абстрактный, поэтому от него порождать объекты нельзя. Вместо этого определен статический метод getDefault(), который возвращает экземпляр наследника TimeZone с настройками, взятыми из операционной системы, под управлением которой работает JVM. Для того, чтобы указать произвольные параметры, можно воспользоваться статическим методом getTimeZone(String ID), в качестве параметра которому передается наименование конкретного временного пояса, для которого необходимо получить объект TimeZone. Набор полей, определяющих возможный набор параметров для getTimeZone, нигде явно не описывается. Вместо этого определен статический метод String[] getAvailableIds(), который возвращает возможные значения для параметра getTimeZone. Так можно определить набор возможных параметров для конкретного временного пояса (рассчитывается относительно Гринвича) String[] getAvailableIds(int offset).

Рассмотрим пример, в котором на консоль последовательно выводятся:

* временная зона по умолчанию;

* список всех возможных временных зон;

* список временных зон, которые совпадают с текущей временной зоной.

public class Test {

public Test() {

}

public static void main(String[] args) {

Test test = new Test();

TimeZone tz = TimeZone.getDefault();

int rawOffset = tz.getRawOffset();

System.out.println("Current TimeZone" + tz.getDisplayName() + tz.getID() + " ");

// Display all available TimeZones

System.out.println("All Available TimeZones ");

String[] idArr = tz.getAvailableIDs();

for(int cnt=0;cnt < idArr.length;cnt++) {

tz = TimeZone.getTimeZone(idArr[cnt]);

System.out.println(test.padr(tz.getDisplayName() +

tz.getID(),64) + " raw offset=" + tz.getRawOffset() +

";hour offset=(" + tz.getRawOffset()/ (1000 60 60 ) + ")");

}

// Display all available TimeZones same as for Moscow

System.out.println(" TimeZones same as for Moscow ");

idArr = tz.getAvailableIDs(rawOffset);

for(int cnt=0;cnt < idArr.length;cnt++) {

tz = TimeZone.getTimeZone(idArr[cnt]);

System.out.println(test.padr(tz.getDisplayName()+

tz.getID(),64) + " raw offset=" + tz.getRawOffset() +

";hour offset=(" + tz.getRawOffset()/ (1000 60 60 ) + ")");

}

}

String padr(String str,int len) {

if(len - str.length() > 0) {

char[] buf = new char[len - str.length()];

Arrays.fill(buf,);

return str + new String(buf);

} else {

return str.substring(0,len);

}

}

}

Пример 14.9.

Результатом будет:

Current TimeZone Moscow Standard TimeEurope/Moscow

TimeZones same as for Moscow

Eastern African TimeAfrica/Addis_Aba raw offset=10800000;hour offset=(3)

Eastern African TimeAfrica/Asmera raw offset=10800000;hour offset=(3)

Eastern African TimeAfrica/Dar_es_Sa raw offset=10800000;hour offset=(3)

Eastern African TimeAfrica/Djibouti raw offset=10800000;hour offset=(3)

Eastern African TimeAfrica/Kampala raw offset=10800000;hour offset=(3)

Eastern African TimeAfrica/Khartoum raw offset=10800000;hour offset=(3)

Eastern African TimeAfrica/Mogadishu raw offset=10800000;hour offset=(3)

Eastern African TimeAfrica/Nairobi raw offset=10800000;hour offset=(3)

Arabia Standard TimeAsia/Aden raw offset=10800000;hour offset=(3)

Arabia Standard TimeAsia/Baghdad raw offset=10800000;hour offset=(3)

Arabia Standard TimeAsia/Bahrain raw offset=10800000;hour offset=(3)

Arabia Standard TimeAsia/Kuwait raw offset=10800000;hour offset=(3)

Arabia Standard TimeAsia/Qatar raw offset=10800000;hour offset=(3)

Arabia Standard TimeAsia/Riyadh raw offset=10800000;hour offset=(3)

Eastern African TimeEAT raw offset=10800000;hour offset=(3)

Moscow Standard TimeEurope/Moscow raw offset=10800000;hour offset=(3)

Eastern African TimeIndian/Antananar raw offset=10800000;hour offset=(3)

Eastern African TimeIndian/Comoro raw offset=10800000;hour offset=(3)

Eastern African TimeIndian/Mayotte raw offset=10800000;hour offset=(3)

Пример 14.10.

Класс SimpleTimeZone

Класс SimpleTimeZone, как потомок TimeZone, реализует его абстрактные методы и предназначен для применения в настройках, использующих Григорианский календарь. В большинстве случаев нет необходимости создавать экземпляр данного класса с помощью конструктора. Вместо этого лучше использовать статические методы, которые возвращают тип TimeZone, рассмотренные в предыдущем параграфе. Единственная, пожалуй, причина для использования конструктора - необходимость задания нестандартных правил перехода на зимнее и летнее время.

В классе SimpleTimeZone определено три конструктора. Рассмотрим наиболее полный с точки зрения функциональности вариант, который, помимо временной зоны, задает летнее и зимнее время.

public SimpleTimeZone(int rawOffset,

String ID,

int startMonth,

int startDay,

int startDayOfWeek,

int startTime,

int endMonth,

int endDay,

int endDayOfWeek,

int endTime)

rawOffset - временное смещение относительно гринвича;

ID - идентификатор временной зоны (см. пред.параграф);

startMonth - месяц перехода на летнее время;

startDay - день месяца перехода на летнее время*;

startDayOfWeek - день недели перехода на летнее время*;

startTime - время перехода на летнее время (указывается в миллисекундах);

endMonth - месяц окончания действия летнего времени;

endDay - день окончания действия летнего времени*;

endDayOfWeek - день недели окончания действия летнего времени*;

endTime - время окончания действия летнего времени (указывается в миллисекундах).

Перевод часов на зимний и летний вариант исчисления времени определяется специальным правительственным указом. Обычно переход на летнее время происходит в 2 часа в последнее воскресенье марта, а переход на зимнее время - в 3 часа в последнее воскресенье октября.

Алгоритм расчета таков:

* если startDay=1 и установлен день недели, то будет вычисляться первый день недели startDayOfWeek месяца startMonth (например, первое воскресенье);

* если startDay=-1 и установлен день недели, то будет вычисляться последний день недели startDayOfWeek месяца startMonth (например, последнее воскресенье);

* если день недели startDayOfWeek установлен в 0, то будет вычисляться число startDay конкретного месяца startMonth ;

* для того, чтобы установить день недели после конкретного числа, специфицируется отрицательное значение дня недели. Например, чтобы указать первый понедельник после 23 февраля, используется вот такой набор: startDayOfWeek=-MONDAY, startMonth=FEBRUARY, startDay=23

* для того, чтобы указать последний день недели перед каким-либо числом, указывается отрицательное значение этого числа и отрицательное значение дня недели. Например, для того, чтобы указать последнюю субботу перед 23 февраля, необходимо задать такой набор параметров: startDayOfWeek=-SATURDAY, startMonth=FEBRUARY, startDay=-23;

* все вышеперечисленное относится также и к окончанию действия летнего времени.

Рассмотрим пример получения текущей временной зоны с заданием перехода на зимнее и летнее время для России по умолчанию.

public class Test {

public Test() {

}

public static void main(String[] args) {

Test test = new Test();

SimpleTimeZone stz = new SimpleTimeZone(

TimeZone.getDefault().getRawOffset()

,TimeZone.getDefault().getID()

,Calendar.MARCH ,-1

,Calendar.SUNDAY

,test.getTime(2,0,0,0)

,Calendar.OCTOBER ,-1

,Calendar.SUNDAY

,test.getTime(3,0,0,0) );

System.out.println(stz.toString());

}

int getTime(int hour,int min,int sec,int ms) {

return hour 3600000 + min 60000 + sec 1000 + ms;

}

}

Пример 14.11.

Результатом будет:

java.util.SimpleTimeZone[id=Europe/Moscow,offset=10800000,dstSavings=3600000,useDaylight=true, startYear=0,startMode=2,startMonth=2,startDay=-1,startDayOfWeek=1,startTime=7200000,startTimeMode=0, endMode=2,endMonth=9,endDay=-1,endDayOfWeek=1,endTime=10800000,endTimeMode=0]

Пример 14.12.

Интерфейс Observer и класс Observable

Интерфейс Observer определяет всего один метод, update (Observable o, Object arg), который вызывается, когда обозреваемый объект изменяется.

Класс Observable предназначен для поддержки обозреваемого объекта в парадигме MVC (model-view-controller), которая, как и другие проектные решения и шаблоны, описана в специальной литературе. Этот класс должен быть унаследован, если возникает необходимость в том, чтобы отслеживать состояние какого-либо объекта. Обозреваемый объект может иметь несколько обозревателей. Соответственно, они должны реализовать интерфейс Observer.

После того, как в состоянии обозреваемого объекта что-то меняется, необходимо вызвать метод notifyObservers, который, в свою очередь, вызывает методы update у каждого обозревателя.

Порядок, в котором вызываются методы update обозревателей, заранее не определен. Реализация по умолчанию подразумевает их вызов в порядке регистрации. Регистрация осуществляется с помощью метода addObserver(Observer o). Удаление обозревателя из списка выполняется с помощью deleteObserver(Observer o). Перед вызовом notifyObservers необходимо вызвать метод setChanged, который устанавливает признак того, что обозреваемый объект был изменен.

Рассмотрим пример организации взаимодействия классов:

public class TestObservable extends java.util.Observable {

private String name = "";

public TestObservable(String name) {

this.name = name;

}

public void modify() {

setChanged();

}

public String getName() {

return name;

}

}

public class TestObserver implements java.util.Observer {

private String name = "";

public TestObserver(String name) {

this.name = name;

}

public void update(java.util.Observable o,Object arg) {

String str = "Called update of " + name;

str += " from " + ((TestObservable)o).getName();

str += " with argument " + (String)arg;

System.out.println(str);

}

}

public class Test {

public Test() {

}

public static void main(String[] args) {

Test test = new Test();

TestObservable to = new TestObservable("Observable");

TestObserver o1 = new TestObserver("Observer 1");

TestObserver o2 = new TestObserver("Observer 2");

to.addObserver(o1);

to.addObserver(o2);

to.modify();

to.notifyObservers("Notify argument");

}

}

Пример 14.13.

В результате работы на консоль будет выведено:

Called update of Observer 2 from Observable with argument Notify argument

Called update of Observer 1 from Observable with argument Notify argument

Пример 14.14.

На практике использовать Observer не всегда удобно, так как в Java отсутствует множественное наследование и Observer необходимо наследовать в самом начале построения иерархии классов. Как вариант, можно предложить определить интерфейс, задающий функциональность, сходную с Observer, и реализовать его в подходящем классе.

Коллекции

Зачастую в программе работа идет не с одним объектом, а с целой группой более или менее однотипных экземпляров (например, автопарк организации). Проще всего сделать это с помощью массивов. Однако, несмотря на то, что это достаточно эффективное решение для многих случаев, оно имеет некоторые ограничения. Так, обращаться к элементу массива можно только по его номеру (индексу). Также необходимо заранее задать длину массива и больше ее не менять.

Массивы существовали в Java изначально. Кроме того, было определено два класса для организации более эффективной работы с наборами объектов: Hashtable и Vector. В JDK 1.2 набор классов, поддерживающих работу с коллекциями, был существенно расширен.

Существует несколько различных типов классов-коллекций. Все они разрабатывались, по возможности, в соответствии с единой логикой и определенными интерфейсами и там, где это возможно, работа с ними унифицирована. Однако все коллекции отличаются внутренними механизмами хранения, скоростью доступа к элементам, потребляемой памятью и другими деталями. Например, в некоторых коллекциях объекты (также называемые элементами коллекций), могут быть упорядочены, в некоторых - нет. В некоторых типах коллекций допускается дублирование ссылок на объект, в некоторых - нет. Далее мы рассмотрим каждый из классов-коллекций.

Классы, обеспечивающие манипулирование коллекциями объектов, объявлены в пакете java.util.

Интерфейсы

Интерфейс Collection

Данный интерфейс является корнем всей иерархии классов-коллекций. Он определяет базовую функциональность любой коллекции - набор методов, которые позволяют добавлять, удалять, выбирать элементы коллекции. Классы, которые реализуют интерфейс Collection, могут содержать дубликаты и пустые ( null ) значения.

AbstractCollection, как абстрактный класс, служит основой для создания конкретных классов коллекций и содержит реализацию некоторых методов, определенных в интерфейсе Collection.

Интерфейс Set

Классы, которые реализуют этот интерфейс, не допускают наличия дубликатов. В коллекции этого типа разрешено наличие только одной ссылки типа null. Интерфейс Set расширяет интерфейс Collection, таким образом, любой класс, имплементирующий Set, реализует все методы, определенные в Collection. Любой объект, добавляемый в Set, должен реализовать метод equals, чтобы его можно было сравнить с другими.

AbstractSet, являясь абстрактным классом, представляет собой основу для реализации различных вариантов интерфейса Set.

Интерфейс List

Классы, реализующие этот интерфейс, содержат упорядоченную последовательность объектов (объекты хранятся в том порядке, в котором они были добавлены). В JDK 1.2 был переделан класс Vector, так, что он теперь реализует интерфейс List. Интерфейс List расширяет интерфейс Collection, и любой класс, имплементирующий List, реализует все методы, определенные в Collection, и в то же время вводятся новые методы, которые позволяют добавлять и удалять элементы из списка. List также обеспечивает ListIterator, который позволяет перемещаться как вперед, так и назад по элементам списка.

AbstractList, как абстрактный класс, представляет собой основу для реализации различных вариантов интерфейса List.

Рис. 14.1. Основные типы для работы с коллекциями.

Интерфейс Map

Классы, которые реализуют этот интерфейс, хранят неупорядоченный набор объектов парами ключ/значение. Каждый ключ должен быть уникальным. Hashtable после модификации в JDK 1.2 реализует интерфейс Map. Порядок следования пар ключ/значение не определен.

Интерфейс Map не расширяет интерфейс Collection. AbstractMap, будучи абстрактным классом, представляет собой основу для реализации различных вариантов интерфейса Map.

Интерфейс SortedSet

Этот интерфейс расширяет Set, требуя, чтобы содержимое набора было упорядочено. Такие коллекции могут содержать объекты, которые реализуют интерфейс Comparable, либо могут сравниваться с использованием внешнего Comparator.

Интерфейс SortedMap

Этот интерфейс расширяет Map, требуя, чтобы содержимое коллекции было упорядочено по значениям ключей.

Интерфейс Iterator

В Java 1 для перебора элементов коллекции использовался интерфейс Enumeration. В Java 2 для этих целей должны применяться объекты, которые реализуют интерфейс Iterator. Все классы, которые реализуют интерфейс Collection, должны реализовать метод iterator, который возвращает объект, реализующий интерфейс Iterator. Iterator весьма похож на Enumeration, с тем лишь отличием, что в нем определен метод remove, который позволяет удалить объект из коллекции, для которой Iterator был создан.

Таким образом, подводя итог, перечислим интерфейсы, используемые при работе с коллекциями:

java.util.Collection

java.util.Set

java.util.List

java.util.Map

java.util.SortedSet

java.util.SortedMap

java.util.Iterator

Aбстрактные классы, используемые при работе с коллекциями

java.util.AbstractCollection - данный класс реализует все методы, определенные в интерфейсе Collection, за исключением iterator и size, так что для того, чтобы создать немодифицируемую коллекцию, нужно переопределить эти методы. Для реализации модифицируемой коллекции необходимо еще переопределить метод public void add(Object o) (в противном случае при его вызове будет возбуждено исключение UnsupportedOperationException ).

Рис. 14.2. Базовые абстрактные классы.

Необходимо также определить два конструктора: без аргументов и с аргументом Collection. Первый должен создавать пустую коллекцию, второй - коллекцию на основе существующей. Данный класс расширяется классами AbstractList и AbstractSet.

java.util.AbstractList - этот класс расширяет AbstractCollection и реализует интерфейс List. Для создания немодифицируемого списка необходимо имплементировать методы public Object get(int index) и public int size(). Для реализации модифицируемого списка необходимо также реализовать метод public void set(int index,Object element) (в противном случае при его вызове будет возбуждено исключение UnsupportedOperationException ).

В отличие от AbstractCollection, в этом случае нет необходимости реализовывать метод iterator, так как он уже реализован поверх методов доступа к элементам списка get, set, add, remove.

java.util.AbstractSet - данный класс расширяет AbstractCollection и реализует основную функциональность, определенную в интерфейсе Set. Следует отметить, что этот класс не переопределяет функциональность, реализованную в классе AbstractCollection.

java.util.AbstractMap - этот класс расширяет основную функциональность, определенную в интерфейсе Map. Для реализации немодифицируемого класса, унаследованного от AbstractMap, достаточно определить метод entrySet, который должен возвращать объект, приводимый к типу AbstractSet. Этот набор ( Set ) не должен обеспечивать методов для добавления и удаления элементов из набора. Для реализации модифицируемого класса Map необходимо также переопределить метод put и добавить в итератор, возвращаемый entrySet().iterator(), поддержку метода remove.

java.util.AbstractSequentialList - этот класс расширяет AbstractList и является основой для класса LinkedList. Основное отличие от AbstractList заключается в том, что этот класс обеспечивает не только последовательный, но и произвольный доступ к элементам списка, с помощью методов get(int index), set(int index, Object element), add(int index, Object element) и remove(int index). Для того, чтобы реализовать данный класс, необходимо переопределить методы listIterator и size. Причем, если реализуется немодифицируемый список, для итератора достаточно реализовать методы hasNext, next, hasPrevious, previous и index. Для модифицируемого списка необходимо дополнительно реализовать метод set, а для списков переменной длины еще и add, и remove.

Конкретные классы коллекций

java.util.ArrayList - этот класс расширяет AbstractList и весьма похож на класс Vector. Он также динамически расширяется, как Vector, однако его методы не являются синхронизированными, вследствие чего операции с ним выполняются быстрее. Для того, чтобы воспользоваться синхронизированной версией ArrayList, можно применить вот такую конструкцию:

List l = Collections.synchronizedList(new ArrayList(...));

public class Test {

public Test() {

}

public static void main(String[] args) {

Test t = new Test();

ArrayList al = new ArrayList();

al.add("First element");

al.add("Second element");

al.add("Third element");

Iterator it = al.iterator();

while(it.hasNext()) {

System.out.println((String)it.next());

}

System.out.println(" ");

al.add(2,"Insertion");

it = al.iterator();

while(it.hasNext()) {

System.out.println((String)it.next());

}

}

}

Пример 14.15.

Результатом будет:

First element

Second element

Third element

Firts element

Second element

Insertion

Third element

Пример 14.16.

java.util.LinkedList - представляет собой реализацию интерфейса List. Он реализует все методы интерфейса List, помимо этого добавляются еще новые методы, которые позволяют добавлять, удалять и получать элементы в конце и начале списка. LinkedList является двухсвязным списком и позволяет перемещаться как от начала в конец списка, так и наоборот. LinkedList удобно использовать для организации стека.

public class Test {

public Test() {

}

public static void main(String[] args) {

Test test = new Test();

LinkedList ll = new LinkedList();

ll.add("Element1");

ll.addFirst("Element2");

ll.addFirst("Element3");

ll.addLast("Element4");

test.dumpList(ll);

ll.remove(2);

test.dumpList(ll);

String element = (String)ll.getLast();

ll.remove(element);

test.dumpList(ll);

}

private void dumpList(List list) {

Iterator it = list.iterator();

System.out.println();

while(it.hasNext()) {

System.out.println((String)it.next());

}

}

}

Пример 14.17.

Результатом будет:

Element3

Element2

Element1

Element4

Element3

Element2

Element4

Element3

Element2

Пример 14.18.

Классы LinkedList и ArrayList имеют схожую функциональность. Однако с точки зрения производительности они отличаются. Так, в ArrayList заметно быстрей (примерно на порядок) осуществляются операции прохода по всему списку (итерации) и получения данных. LinkedList почти на порядок быстрее выполняет операции удаления и добавления новых элементов.

java.util.Hashtable - расширяет абстрактный класс Dictionary. В JDK 1.2 класс Hashtable также реализует интерфейс Map. Hashtable предназначен для хранения объектов в виде пар ключ/значение. Из самого названия следует, что Hаshtable использует алгоритм хэширования для увеличения скорости доступа к данным. Для того, чтобы выяснить принципы работы данного алгоритма, рассмотрим несколько примеров.

Предположим, имеется массив строк, содержащий названия городов. Для того, чтобы найти элемент массива, содержащий название города, в общем случае требуется просмотреть весь массив, а если необходимо найти все элементы массива, то для поиска каждого, в среднем, потребуется просматривать половину массива. Такой подход может оказаться приемлемым только для небольших массивов.

Как уже отмечалось ранее, для того, чтобы увеличить скорость поиска, используется алгоритм хэширования. Каждый объект в Java унаследован от Object. Как уже отмечалось ранее, hash определено как целое число, которое уникально идентифицирует экземпляр класса Object и, соответственно, все экземпляры классов, унаследованных от Object. Это число возвращает метод hashCode(). Именно оно используется при сохранении ключа в Hashtable следующим образом: разделив длину массива, предназначенного для хранения ключей, на код, получаем некое целое число, которое служит индексом для хранения ключа в массиве array.length % hashCode().

Далее, если необходимо добавить новую пару ключ/значение, вычисляется новый индекс, и если этот индекс совпадает с уже имеющимся, то создается список ключей, на который указывает элемент массива ключей. Таким образом, при обратном извлечении ключа необходимо вычислить индекс массива по тому же алгоритму и получить его. Если ключ в массиве единственный, то используется значение элемента массива, если хранится несколько ключей, то необходимо обойти список и выбрать нужный.

Есть несколько соображений, относящихся к производительности классов, использующих для хранения данных алгоритм хэширования. В частности, размер массива. Если массив окажется слишком мал, то связанные списки будут слишком длинными и скорость поиска станет существенно снижаться, так как просмотр элементов списка будет такой же, как в обычном массиве. Чтобы этого избежать, задается некий коэффициент заполнения. При заполнении элементов массива, в котором хранятся ключи (или списки ключей) на эту величину, происходит увеличение массива и производится повторное реиндексирование. Таким образом, если массив окажется слишком мал, то он будет быстро заполняться и будет производиться операция повторного индексирования, которая отнимает достаточно много ресурсов. С другой стороны, если массив сделать большим, то при необходимости просмотреть последовательно все элементы коллекции, использующей алгоритм хэширования, придется обрабатывать большое количество пустых элементов массива ключей.

Начальный размер массива и коэффициент загрузки коллекции задаются при конструировании. Например:

Hashtable ht = new Hashtable(1000,0.60)

Существует также конструктор без параметров, который использует значения по умолчанию 101 для размера массива (в последней версии значение уменьшено до 11) и 0.75 для коэффициента загрузки.

Использование алгоритма хэширования позволяет гарантировать, что скорость доступа к элементам коллекции такого типа будет увеличиваться не линейно, а логарифмически. Таким образом, при частом поиске каких-либо значений по ключу имеет смысл задействовать коллекции, применяющие алгоритм хэширования.

java.util.HashMap - этот класс расширяет AbstractMap и весьма похож на класс Hashtable. HashMap предназначен для хранения пар объектов ключ/значение. Как для ключей, так и для элементов допускаются значения типа null. Порядок хранения элементов в этой коллекции не совпадает с порядком их добавления. Порядок элементов в коллекции также может меняться во времени. HashMap обеспечивает постоянное время доступа для операций get и put.

Итерация по всем элементам коллекции пропорциональна ее емкости. Поэтому имеет смысл не делать размер коллекций чрезмерно большим, если достаточно часто придется осуществлять итерацию по элементам.

Методы HashMap не являются синхронизированными. Для того, чтобы обеспечить нормальную работу в многопоточном варианте, следует использовать либо внешнюю синхронизацию потоков, либо синхронизированный вариант коллекции.

public class Test {

private class TestObject {

String text = "";

public TestObject(String text) {

this.text = text;

};

public String getText() {

return this.text;

}

public void setText(String text) {

this.text = text;

}

}

public Test() {

}

public static void main(String[] args) {

Test t = new Test();

TestObject to = null;

HashMap hm = new HashMap();

hm.put("Key1",t.new TestObject("Value 1"));

hm.put("Key2",t.new TestObject("Value 2"));

hm.put("Key3",t.new TestObject("Value 3"));

to = (TestObject)hm.get("Key1");

System.out.println("Object value for Key1 = " + to.getText() + " ");

System.out.println("Iteration over entrySet");

Map.Entry entry = null;

Iterator it = hm.entrySet().iterator();

// Итератор для перебора всех точек входа в Map

while(it.hasNext()) {

entry = (Map.Entry)it.next();

System.out.println("For key = " + entry.getKey() + " value = " + ((TestObject)entry.getValue()).getText());

}

System.out.println();

System.out.println("Iteration over keySet");

String key = "";

// Итератор для перебора всех ключей в Map

it = hm.keySet().iterator();

while(it.hasNext()) {

key = (String)it.next();

System.out.println( "For key = " + key + " value = " +

((TestObject)hm.get(key)).getText());

}

}

}

Пример 14.19.

Результатом будет:

Object value for Key1 = Value 1

Iteration over entrySet

For key = Key3 value = Value 3

For key = Key2 value = Value 2

For key = Key1 value = Value 1

Iteration over keySet

For key = Key3 value = Value 3

For key = Key2 value = Value 2

For key = Key1 value = Value 1

Пример 14.20.

java.util.TreeMap - расширяет класс AbstractMap и реализует интерфейс SortedMap. TreeMap содержит ключи в порядке возрастания. Используется либо натуральное сравнение ключей, либо должен быть реализован интерфейс Comparable. Реализация алгоритма поиска обеспечивает логарифмическую зависимость времени выполнения основных операций ( containsKey, get, put и remove ). Запрещено применение null значений для ключей. При использовании дубликатов ключей ссылка на объект, сохраненный с таким же ключом, будет утеряна. Например:

public class Test {

public Test() {

}

public static void main(String[] args) {

Test t = new Test();

TreeMap tm = new TreeMap();

tm.put("key","String1");

System.out.println(tm.get("key"));

tm.put("key","String2");

System.out.println(tm.get("key"));

}

}

Результатом будет:

String1

String2

Класс Collections

Класс Collections является классом-утилитой и содержит несколько вспомогательных методов для работы с классами, обеспечивающими различные интерфейсы коллекций. Например, для сортировки элементов списков, для поиска элементов в упорядоченных коллекциях и т.д. Но, пожалуй, наиболее важным свойством этого класса является возможность получения синхронизированных вариантов классов-коллекций. Например, для получения синхронизированного варианта Map можно использовать следующий подход:

HashMap hm = new HashMap();

:

Map syncMap = Collections.synchronizedMap(hm);

:

Как уже отмечалось ранее, начиная с JDK 1.2, класс Vector реализует интерфейс List. Рассмотрим пример сортировки элементов, содержащихся в классе Vector.

public class Test {

private class TestObject {

private String name = "";

public TestObject(String name) {

this.name = name;

}

}

private class MyComparator implements Comparator {

public int compare(Object l,Object r) {

String left = (String)l;

String right = (String)r;

return -1 left.compareTo(right);

}

}

public Test() {

}

public static void main(String[] args) {

Test test = new Test();

Vector v = new Vector();

v.add("bbbbb");

v.add("aaaaa");

v.add("ccccc");

System.out.println("Default elements order");

test.dumpList(v);

Collections.sort(v);

System.out.println("Default sorting order");

test.dumpList(v);

System.out.println("Reverse sorting order with providing imlicit comparator");

Collections.sort(v,test.new MyComparator());

test.dumpList(v);

}

private void dumpList(List l) {

Iterator it = l.iterator();

while(it.hasNext()) {

System.out.println(it.next());

}

}

}

Пример 14.21.

Класс Properties

Класс Properties предназначен для хранения набора свойств (параметров). Методы

String getProperty(String key)

String getProperty(String key,

String defaultValue)

позволяют получить свойство из набора.

С помощью метода setProperty(String key, String value) это свойство можно установить.

Метод load(InputStream inStream) позволяет загрузить набор свойств из входного потока (потоки данных подробно рассматриваются в лекции 15). Как правило, это текстовый файл, в котором хранятся параметры. Параметры - это строки, которые представляют собой пары ключ/значение. Предполагается, что по умолчанию используется кодировка ISO 8859-1. Каждая строка должна оканчиваться символами , или . Строки из файла будут считываться до тех пор, пока не будет достигнут его конец. Строки, состоящие из одних пробелов, или начинающиеся со знаков ! или #, игнорируются, т.е. их можно трактовать как комментарии. Если строка оканчивается символом /, то следующая строка считается ее продолжением. Первый символ с начала строки, отличный от пробела, считается началом ключа. Первый встретившийся пробел, двоеточие или знак равенства считается окончанием ключа. Все символы окончания ключа при необходимости могут быть включены в название ключа, но при этом перед ними должен стоять символ . После того, как встретился символ окончания ключа, все аналогичные символы будут проигнорированы до начала значения. Оставшаяся часть строки интерпретируется как значение. В строке, состоящей только из символов , , , \, ", ', и uxxxx, они все распознаются и интерпретируются как одиночные символы. Если встретится сочетание и символа конца строки, то следующая строка будет считаться продолжением текущей, также будут проигнорированы все пробелы до начала строки-продолжения.

Метод save(OutputStream inStream,String header) сохраняет набор свойств в выходной поток в виде, пригодном для вторичной загрузки с помощью метода load. Символы, считающиеся служебными, кодируются так, чтобы их можно было считать при вторичной загрузке. Символы в национальной кодировке будут приведены к виду uxxxx. При сохранении используется кодировка ISO 8859-1. Если указан header, то он будет помещен в начало потока в виде комментария (т.е. с символом # в начале), далее будет следовать комментарий, в котором будет указано время и дата сохранения свойств в потоке.

В классе Properties определен еще метод list(PrintWriter out), который практически идентичен save. Отличается лишь заголовок, который изменить нельзя. Кроме того, строки усекаются по ширине. Поэтому данный метод для сохранения Properties не годится.

public class Test {

public Test() {

}

public static void main(String[] args) {

Test test = new Test();

Properties props = new Properties();

StringWriter sw = new StringWriter();

sw.write("Key1 = Value1 ");

sw.write(" Key2 : Value2 ");

sw.write(" Key3 Value3 ");

InputStream is = new ByteArrayInputStream(sw.toString().getBytes());

try {

props.load(is);

}

catch (IOException ex) {

ex.printStackTrace();

}

props.list(System.out);

props.setProperty("Key1","Modified Value1");

props.setProperty("Key4","Added Value4");

props.list(System.out);

}

}

Пример 14.22.

Результатом будет:

-- listing properties --

Key3=Value3

Key2=Value2

Key1=Value1

-- listing properties --

Key4=Added Value4

Key3=Value3

Key2=Value2

Key1=Modified Value1

Пример 14.23.

Интерфейс Comparator

В коллекциях многие методы сортировки или сравнения требуют передачи в качестве одного из параметров объекта, который реализует интерфейс Comparator. Этот интерфейс определяет единственный метод compare(Object obj1,Object obj2), который на основании определенного пользователем алгоритма сравнивает объекты, переданные в качестве параметров. Метод compare должен вернуть:

-1 если obj1 < obj2

0 если obj1 = obj2

1 если obj1 > obj2

Класс Arrays

Статический класс Arrays обеспечивает набор методов для выполнения операций над массивами, таких, как поиск, сортировка, сравнение. В Arrays также определен статический метод public List aList(a[] arr), который возвращает список фиксированного размера, основанный на массиве. Изменения в List можно внести, изменив данные в массиве.

public class Test {

public Test() {

}

public static void main(String[] args) {

Test test = new Test();

String[] arr = {"String 1","String 4",

"String 2","String 3"

};

test.dumpArray(arr);

Arrays.sort(arr);

test.dumpArray(arr);

int ind = Arrays.binarySearch(arr, "String 4");

System.out.println(

" Index of "String 4" = " + ind);

}

void dumpArray(String arr[]) {

System.out.println();

for(int cnt=0;cnt < arr.length;cnt++) {

System.out.println(arr[cnt]);

}

}

}

Класс StringTokenizer

Этот класс предназначен для разбора строки по лексемам ( tokens ). Строка, которую необходимо разобрать, передается в качестве параметра конструктору StringTokenizer(String str). Определено еще два перегруженных конструктора, которым дополнительно можно передать строку-разделитель лексем StringTokenizer(String str, String delim) и признак возврата разделителя лексем StringTokenizer(String str, String delim, Boolean returnDelims).

Разделителем лексем по умолчанию служит пробел.

public class Test {

public Test() {

}

public static void main(String[] args) {

Test test = new Test();

String toParse =

"word1;word2;word3;word4";

StringTokenizer st =

new StringTokenizer(toParse,";");

while(st.hasMoreTokens()) {

System.out.println(st.nextToken());

}

}

}

Результатом будет:

word1

word2

word3

word4

Класс BitSet

Класс BitSet предназначен для работы с последовательностями битов. Каждый компонент этой коллекции может принимать булево значение, которое обозначает, установлен бит или нет. Содержимое BitSet может быть модифицировано содержимым другого BitSet с использованием операций AND, OR или XOR (исключающее или).

BitSet имеет текущий размер (количество установленных битов), может динамически изменяться. По умолчанию все биты в наборе устанавливаются в 0 (false). Установка и очистка битов в BitSet осуществляется методами set(int index) и clear(int index).

Метод int length() возвращает "логический" размер набора битов, int size() возвращает количество памяти, занимаемой битовой последовательностью BitSet.

public class Test {

public Test() {

}

public static void main(String[] args) {

Test test = new Test();

BitSet bs1 = new BitSet();

BitSet bs2 = new BitSet();

bs1.set(0);

bs1.set(2);

bs1.set(4);

System.out.println("Length = " + bs1.length()+" size = "+bs1.size());

System.out.println(bs1);

bs2.set(1);

bs2.set(2);

bs1.and(bs2);

System.out.println(bs1);

}

}

Результатом будет:

Length = 5 size = 64

{0, 2, 4}

{2}

Проанализировав первую строку вывода на консоль, можно сделать вывод, что для внутреннего представления BitSet использует значения типа long.

Класс Random

Класс Random используется для получения последовательности псевдослучайных чисел. В качестве "зерна" применяется 48-битовое число. Если для инициализации Random задействовать одно и то же число, будет получена та же самая последовательность псевдослучайных чисел.

В классе Random определено также несколько методов, которые возвращают псевдослучайные величины для примитивных типов Java.

Дополнительно следует отметить наличие двух методов: double nextGaussian() - возвращает случайное число в диапазоне от 0.0 до 1.0 распределенное по нормальному закону, и void nextBytes(byte[] arr) - заполняет массив arr случайными величинами типа byte.

Пример использования Random:

public class Test {

public Test() {

}

public static void main(String[] args) {

Test test = new Test();

Random r = new Random(100);

// Generating the same sequence numbers

for(int cnt=0;cnt<9;cnt++) {

System.out.print(r.nextInt() + " ");

}

System.out.println();

r = new Random(100);

for(int cnt=0;cnt<9;cnt++) {

System.out.print(r.nextInt() + " ");

}

System.out.println();

// Generating sequence of bytes

byte[] randArray = new byte[8];

r.nextBytes(randArray);

test.dumpArray(randArray);

}

void dumpArray(byte[] arr) {

for(int cnt=0;cnt< arr.length;cnt++) {

System.out.print(arr[cnt]);

}

System.out.println();

}

}

Пример 14.24.

Результатом будет:

-1193959466 -1139614796 837415749 -1220615319 -1429538713 118249332 -951589224 -1193959466 -1139614796 837415749 -1220615319 -1429538713 118249332 -951589224 81;-6;-107;77;118;17;93; -98;

Пример 14.25.

Локализация

Класс Locale