5.7 Άλλες Δομές Δεδομένων

© Γιάννης Κωστάρας

< Δ >

Μαθησιακοί στόχοι

Σε αυτήν την ενότητα θα μάθουμε:

Εισαγωγή

Πώς επιλέγουμε ποια δομή δεδομένων είναι κατάλληλη για το πρόβλημά μας; Την απάντηση δίνει το ακόλουθο διάγραμμα ροής.

Εικόνα 5.7.1 Ποιά δομή δεδομένων να επιλέξω;

Οι συλλογές (Collections) που συζητήσαμε στα μαθήματα αυτής της εβδομάδας δεν είναι οι μόνες που υπάρχουν. Οι διάφορες κοινότητες προγραμματιστών έχουν δημιουργήσει μια σειρά από άλλες συλλογές που συμπληρώνουν αυτές της γλώσσας, υπό μορφή βιβλιοθηκών. Προτού όμως δούμε τις διάφορες βιβλιοθήκες που συμπληρώνουν τις συλλογές που προσφέρει η γλώσσα, ας δούμε κάποιες χρήσιμες μεθόδους επικάλυψης (wrapper methods) που προσφέρει η κλάση Collections.

Μη μεταβαλλόμενες (immutable) δομές δεδομένων

Συχνά χρειάζεται να επιστρέψετε κάποια συλλογή από τις μεθόδους σας. Αν όμως επιστρέψετε την ίδια τη συλλογή, τότε παρέχετε στον κώδικα που καλεί τη μέθοδό σας τη διεύθυνση (reference) αυτής στη μνήμη σωρού, με αποτέλεσμα να μπορεί να την αλλάξει όπως επιθυμεί (τα αντικείμενα στη Java περνιώνται και επιστρέφονται από τις μεθόδους ως αναφορές μνήμης - by reference). Λέμε ότι η συλλογή σας “δραπετεύει (escape)” από την κλάση σας και ξένος κώδικας μπορεί να την αλλάξει όπως θέλει, πράγμα που μπορεί να αποβεί επικίνδυνο. Συνήθως, όταν μια μέθοδος επιστρέφει μια συλλογή, αυτό που ο καλών κώδικας θέλει είναι απλά να προσπελάσει τα στοιχεία της, κι όχι να τα τροποποιήσει.

Η κλάση Collections περιλαμβάνει μια σειρά από στατικές μεθόδους επικάλυψης (wrapper methods) που μετατρέπουν τις συλλογές σε ανάγνωσης μόνο ώστε να μην υπάρχει κίνδυνος ξένος κώδικας να τις αλλάξει:

jshell> Collections.unmodifiable
unmodifiableCollection(     unmodifiableList(           unmodifiableMap(            unmodifiableNavigableMap(   
unmodifiableNavigableSet(   unmodifiableSet(            unmodifiableSortedMap(      unmodifiableSortedSet(

Έτσι, π.χ. αντί για:

class CarDB {
   private final Set<Car> cars = new HashSet<>();
   //...

   public Set<Car> getSportCars() {
   		Set<Car> sportCars = new HashSet<>();
		for (Car car : cars) {
			if (car.getType() == CarType.SPORT) {
				sportCars.add(car);
			}
		}
   	 	return sportCars;
   }
}

συμβουλεύεται να χρησιμοποιείτε:

public final Set<Car> getSportCars() {
	//...
	return Collections.unmodifiableSet(sportCars);
}

Ο καλών της μεθόδου getSportCars() δεν θα μπορεί πλέον να τροποποιήσει τα στοιχεία του Set που επιστρέφει η μέθοδος. Φυσικά, μπορείτε να χρησιμοποιήσετε και τις άλλες στατικές μεθόδους που μάθαμε αυτή την εβδομάδα, όπως of(), asList() και singleton().

Apache Commons Collections

Το ίδρυμα Apache παρέχει παραδοσιακά πολλές χρήσιμες βιβλιοθήκες και προγράμματα ανοικτού κώδικα. Ακόμα και το NetBeans μεταπήδησε στο Apache. Η βιβλιοθήκη Commons Collections παρέχει:

Eclipse Collections

Ονομάζονταν GS Collections και πρόσφατα έγιναν δωρεάν στο ίδρυμα Eclipse. Παρέχει πολλές χρήσιμες συλλογές που συμπληρώνουν αυτές της Java.

Google Guava

Η βιβλιοθήκη Guava περιλαμβάνει συλλογές που συμπληρώνουν αυτές της Java.

Πώς να τις χρησιμοποιήσετε στις εφαρμογές σας

Όπως μάθαμε στα μαθήματα της 2ης εβδομάδας, μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε κλάσεις τρίτων μέσω βιβλιοθηκών (packages) ή αρθρωμάτων (modules).

Έργα ant

Ας δούμε πώς μπορούμε να χρησιμοποιήσουμε π.χ. τα Apache Commons Collections στα προγράμματά μας. Κατ’ αρχήν, κατεβάστε το commons-collections4-x.x-bin.zip από τον ιστοτόπο της Apache και αποσυμπιέστε το.

Δημιουργήστε ένα νέο έργο Java στο NetBeans. Στο 2ο βήμα του οδηγού δημιουργίας νέου έργου επιλέξτε Use Dedicated Folder for Storing Libraries. Το NetBeans θα δημιουργήσει ένα νέο φάκελο lib μέσα στο φάκελο του έργου όπου μπορείτε να προσθέσετε βιβλιοθήκες.

Αφού δημιουργήσατε το νέο έργο, κάντε δεξί κλικ στο φάκελο Libraries από την προβολή Projects και επιλέξτε Add JAR/Folder…. Επιλέξτε το commons-collections4-x.x.jar και Copy to Libraries Folder και στη συνέχεια πατήστε το κουμπί Choose. Πλέον η βιβλιοθήκη είναι μέρος του έργου σας και έχει αντιγραφεί μέσα στο φάκελο lib. Μπορείτε πλέον να εισάγετε τις κλάσεις της βιβλιοθήκης στον κώδικά σας, π.χ. ως εξής:

import org.apache.commons.collections4.Bag;

Έργα maven

Σημείωση: Θα μιλήσουμε για τις διάφορες κατηγορίες έργων αναδόμησης (build tools) στα μαθήματα της επόμενης εβδομάδας.

Συνήθως οι διάφοροι ιστοτόποι σας παρέχουν οδηγίες για το πώς να προσθέσετε τις βιβλιοθήκες στο pom.xml αρχείο σας. Εναλλακτικά, κατευθυνθείτε στο Maven central και αναζητήστε τη βιβλιοθήκη που θέλετε, π.χ. apache commons collections. Επιλέξτε την έκδοση που θέλετε ή την πιο τελευταία έκδοση και επικολλήστε τον κώδικα που σας εμφανίζει στο pom.xml αρχείο σας, μέσα στο <dependencies>...</dependencies>, π.χ.

<!-- https://mvnrepository.com/artifact/org.apache.commons/commons-collections4 -->
<dependency>
    <groupId>org.apache.commons</groupId>
    <artifactId>commons-collections4</artifactId>
    <version>4.4</version>
</dependency>

Δώστε την εντολή mvn install για να κατεβάσει τη βιβλιοθήκη στο τοπικό σας αποθετήριο.

Ασκήσεις

  1. Στο 2ο μάθημα αυτής της εβδομάδας μάθαμε ότι δεν μπορούμε να μετατρέψουμε μια συλλογή σε μια συστοιχία πρωτογενούς τύπου με την toArray() (αν και όσοι παρακολουθήσετε τον κύκλο προχωρημένων μαθήματων Java υπάρχει ένας εύκολος τρόπος να το κάνετε αυτό με τη Java 8). Χρησιμοποιήστε είτε την Ints.toArray(Collection<Integer> collection) της βιβλιοθήκης Guava είτε την ArrayUtils.toPrimitive() της βιβλιοθήκης Apache Commons Lang για το επιτύχετε αυτό. Ακολουθήστε τις οδηγίες που θα βρείτε εδώ για να χρησιμοποιήσετε βιβλιοθήκες στο jshell.
  2. Επαναλάβετε την άσκηση 4 της προηγούμενης ενότητας χρησιμοποιώντας την κλάση org.apache.commons.collections.map.LRUMap (LRU = Least Recently Used).

Πηγές

  1. Apache Commons Collections
  2. Eclipse Collections
  3. Google Guava
< Δ >