Java
Guava是google公司开发的一款Java类库扩展工具包，内含了丰富的API，涵盖了集合、缓存、并发、I/O等多个方面。使用这些API一方面可以简化代码，使代码更为优雅，另一方面它补充了很多jdk中没有的功能，能让开发效率更为高效。

  1. <dependency>
  2.   <groupId>com.google.guava</groupId>
  3.   <artifactId>guava</artifactId>
  4.   <version>30.1.1-jre</version>
  5. </dependency>

Table - 双键Map

java中的Map只允许有一个key和一个value存在，但是guava中的Table允许一个value存在两个key。Table中的两个key分别被称为rowKey和columnKey，也就是行和列。（将它们理解为行和列并不是很准确，看作两列的话可能会更加合适一些）
举一个简单的例子，假如要记录员工每个月工作的天数。用java中普通的Map实现的话就需要两层嵌套：

  1. Map<String,Map<String,Integer>> map=new HashMap<>();
  2. //存放元素
  3. Map<String,Integer> workMap=new HashMap<>();
  4. workMap.put("Jan",20);
  5. workMap.put("Feb",28);
  6. map.put("Hydra",workMap);
  8. //取出元素
  9. Integer dayCount = map.get("Hydra").get("Jan");

如果使用Table的话就很简单了，看一看简化后的代码：

  1. Table<String,String,Integer> table= HashBasedTable.create();
  2. //存放元素
  3. table.put("Hydra", "Jan", 20);
  4. table.put("Hydra", "Feb", 28);
  6. table.put("Trunks", "Jan", 28);
  7. table.put("Trunks", "Feb", 16);
  9. //取出元素
  10. Integer dayCount = table.get("Hydra", "Feb");

不需要再构建复杂的双层Map，直接一层搞定。除了元素的存取外，下面再看看其他的实用操作。

1、获得key或value的集合

  1. //rowKey或columnKey的集合
  2. Set<String> rowKeys = table.rowKeySet();
  3. Set<String> columnKeys = table.columnKeySet();
  5. //value集合
  6. Collection<Integer> values = table.values();

分别打印它们的结果，key的集合是不包含重复元素的，value集合则包含了所有元素并没有去重：

  1. [Hydra, Trunks]
  2. [Jan, Feb]
  3. [20, 28, 28, 16]

2、计算key对应的所有value的和

以统计所有rowKey对应的value之和为例：

  1. for (String key : table.rowKeySet()) {
  2.     Set<Map.Entry<String, Integer>> rows = table.row(key).entrySet();
  3.     int total = 0;
  4.     for (Map.Entry<String, Integer> row : rows) {
  5.         total += row.getValue();
  6.     }
  7.     System.out.println(key + ": " + total);
  8. }

打印结果：

  1. Hydra: 48
  2. Trunks: 44

3、转换rowKey和columnKey

这一操作也可以理解为行和列的转置，直接调用Tables的静态方法transpose：

  1. Table<String, String, Integer> table2 = Tables.transpose(table);
  2. Set<Table.Cell<String, String, Integer>> cells = table2.cellSet();
  3. cells.forEach(cell->
  4.     System.out.println(cell.getRowKey()+","+cell.getColumnKey()+":"+cell.getValue())
  5. );

利用cellSet方法可以得到所有的数据行，打印结果，可以看到row和column发生了互换：

  1. Jan,Hydra:20
  2. Feb,Hydra:28
  3. Jan,Trunks:28
  4. Feb,Trunks:16

4、转为嵌套的Map

还记得在没有使用Table前存储数据的格式吗，如果想要将数据还原成嵌套Map的那种形式，使用Table的rowMap或columnMap方法就可以实现了：

  1. Map<String, Map<String, Integer>> rowMap = table.rowMap();
  2. Map<String, Map<String, Integer>> columnMap = table.columnMap();

查看转换格式后的Map中的内容，分别按照行和列进行了汇总：

  1. {Hydra={Jan=20, Feb=28}, Trunks={Jan=28, Feb=16}}
  2. {Jan={Hydra=20, Trunks=28}, Feb={Hydra=28, Trunks=16}}

BiMap - 双向Map

在普通Map中，如果要想根据value查找对应的key，没什么简便的办法，无论是使用for循环还是迭代器，都需要遍历整个Map。以循环keySet的方式为例：

  1. public List<String> findKey(Map<String, String> map, String val){
  2.     List<String> keys=new ArrayList<>();
  3.     for (String key : map.keySet()) {
  4.         if (map.get(key).equals(val))
  5.             keys.add(key);
  6.     }
  7.     return keys;
  8. }

而guava中的BiMap提供了一种key和value双向关联的数据结构，先看一个简单的例子：

  1. HashBiMap<String, String> biMap = HashBiMap.create();
  2. biMap.put("Hydra","Programmer");
  3. biMap.put("Tony","IronMan");
  4. biMap.put("Thanos","Titan");
  5. //使用key获取value
  6. System.out.println(biMap.get("Tony"));
  8. BiMap<String, String> inverse = biMap.inverse();
  9. //使用value获取key
  10. System.out.println(inverse.get("Titan"));

执行结果，：

  1. IronMan
  2. Thanos

看上去很实用是不是？但是使用中还有几个坑得避一下，下面一个个梳理。

1、反转后操作的影响

上面用inverse方法反转了原来BiMap的键值映射，但是这个反转后的BiMap并不是一个新的对象，它实现了一种视图的关联，所以对反转后的BiMap执行的所有操作会作用于原先的BiMap上。

  1. HashBiMap<String, String> biMap = HashBiMap.create();
  2. biMap.put("Hydra","Programmer");
  3. biMap.put("Tony","IronMan");
  4. biMap.put("Thanos","Titan");
  5. BiMap<String, String> inverse = biMap.inverse();
  7. inverse.put("IronMan","Stark");
  8. System.out.println(biMap);

对反转后的BiMap中的内容进行了修改后，再看一下原先BiMap中的内容：

  1. {Hydra=Programmer, Thanos=Titan, Stark=IronMan}

可以看到，原先值为IronMan时对应的键是Tony，虽然没有直接修改，但是现在键变成了Stark。

2、value不可重复

BiMap的底层继承了Map，在Map中key是不允许重复的，而双向的BiMap中key和value可以认为处于等价地位，因此在这个基础上加了限制，value也是不允许重复的。看一下下面的代码：

  1. HashBiMap<String, String> biMap = HashBiMap.create();
  2. biMap.put("Tony","IronMan");
  3. biMap.put("Stark","IronMan");

这样代码无法正常结束，会抛出一个IllegalArgumentException异常：
2022-03-10-12-16-13-603042.png
如果非想把新的key映射到已有的value上，那么也可以使用forcePut方法强制替换掉原有的key：

  1. HashBiMap<String, String> biMap = HashBiMap.create();
  2. biMap.put("Tony","IronMan");
  3. biMap.forcePut("Stark","IronMan");

打印一下替换后的BiMap：

  1. {Stark=IronMan}

顺带多说一句，由于BiMap的value是不允许重复的，因此它的values方法返回的是没有重复的Set，而不是普通Collection：

  1. Set<String> values = biMap.values();

Multimap - 多值Map

java中的Map维护的是键值一对一的关系，如果要将一个键映射到多个值上，那么就只能把值的内容设为集合形式，简单实现如下：

  1. Map<String, List<Integer>> map=new HashMap<>();
  2. List<Integer> list=new ArrayList<>();
  3. list.add(1);
  4. list.add(2);
  5. map.put("day",list);

guava中的Multimap提供了将一个键映射到多个值的形式，使用起来无需定义复杂的内层集合，可以像使用普通的Map一样使用它，定义及放入数据如下：

  1. Multimap<String, Integer> multimap = ArrayListMultimap.create();
  2. multimap.put("day",1);
  3. multimap.put("day",2);
  4. multimap.put("day",8);
  5. multimap.put("month",3);

打印这个Multimap的内容，可以直观的看到每个key对应的都是一个集合：

  1. {month=[3], day=[1, 2, 8]}

1、获取值的集合

在上面的操作中，创建的普通Multimap的get(key)方法将返回一个Collection类型的集合：

  1. Collection<Integer> day = multimap.get("day");

如果在创建时指定为ArrayListMultimap类型，那么get方法将返回一个List：

  1. ArrayListMultimap<String, Integer> multimap = ArrayListMultimap.create();
  2. List<Integer> day = multimap.get("day");

同理，还可以创建HashMultimap、TreeMultimap等类型的Multimap。
Multimap的get方法会返回一个非null的集合，但是这个集合的内容可能是空，看一下下面的例子：

  1. List<Integer> day = multimap.get("day");
  2. List<Integer> year = multimap.get("year");
  3. System.out.println(day);
  4. System.out.println(year);

打印结果：

  1. [1, 2, 8]
  2. []

2、操作get后的集合

和BiMap的使用类似，使用get方法返回的集合也不是一个独立的对象，可以理解为集合视图的关联，对这个新集合的操作仍然会作用于原始的Multimap上，看一下下面的例子：

  1. ArrayListMultimap<String, Integer> multimap = ArrayListMultimap.create();
  2. multimap.put("day",1);
  3. multimap.put("day",2);
  4. multimap.put("day",8);
  5. multimap.put("month",3);
  7. List<Integer> day = multimap.get("day");
  8. List<Integer> month = multimap.get("month");
  10. day.remove(0);//这个0是下标
  11. month.add(12);
  12. System.out.println(multimap);

查看修改后的结果：

  1. {month=[3, 12], day=[2, 8]}

3、转换为Map

使用asMap方法，可以将Multimap转换为Map<K,Collection>的形式，同样这个Map也可以看做一个关联的视图，在这个Map上的操作会作用于原始的Multimap。

  1. Map<String, Collection<Integer>> map = multimap.asMap();
  2. for (String key : map.keySet()) {
  3.     System.out.println(key+" : "+map.get(key));
  4. }
  5. map.get("day").add(20);
  6. System.out.println(multimap);

执行结果：

  1. month : [3]
  2. day : [1, 2, 8]
  3. {month=[3], day=[1, 2, 8, 20]}

4、数量问题

Multimap中的数量在使用中也有些容易混淆的地方，先看下面的例子：

  1. System.out.println(multimap.size());
  2. System.out.println(multimap.entries().size());
  3. for (Map.Entry<String, Integer> entry : multimap.entries()) {
  4.     System.out.println(entry.getKey()+","+entry.getValue());
  5. }

打印结果：

  1. 4
  2. 4
  3. month,3
  4. day,1
  5. day,2
  6. day,8

这是因为size()方法返回的是所有key到单个value的映射，因此结果为4，entries()方法同理，返回的是key和单个value的键值对集合。但是它的keySet中保存的是不同的key的个数，例如下面这行代码打印的结果就会是2。

  1. System.out.println(multimap.keySet().size());

再看看将它转换为Map后，数量则会发生变化：

  1. Set<Map.Entry<String, Collection<Integer>>> entries = multimap.asMap().entrySet();
  2. System.out.println(entries.size());

代码运行结果是2，因为它得到的是key到Collection的映射关系。

RangeMap - 范围Map

先看一个例子，假设要根据分数对考试成绩进行分类，那么代码中就会出现这样丑陋的if-else：

  1. public static String getRank(int score){
  2.     if (0<=score && score<60)
  3.         return "fail";
  4.     else if (60<=score && score<=90)
  5.         return "satisfactory";
  6.     else if (90<score && score<=100)
  7.         return "excellent";
  8.     return null;
  9. }

而guava中的RangeMap描述了一种从区间到特定值的映射关系，能够以更为优雅的方法来书写代码。下面用RangeMap改造上面的代码并进行测试：

  1. RangeMap<Integer, String> rangeMap = TreeRangeMap.create();
  2. rangeMap.put(Range.closedOpen(0,60),"fail");
  3. rangeMap.put(Range.closed(60,90),"satisfactory");
  4. rangeMap.put(Range.openClosed(90,100),"excellent");
  6. System.out.println(rangeMap.get(59));
  7. System.out.println(rangeMap.get(60));
  8. System.out.println(rangeMap.get(90));
  9. System.out.println(rangeMap.get(91));

在上面的代码中，先后创建了[0,60)的左闭右开区间、[60,90]的闭区间、(90,100]的左开右闭区间，并分别映射到某个值上。运行结果打印：

  1. fail
  2. satisfactory
  3. satisfactory
  4. excellent

当然也可以移除一段空间，下面的代码移除了[70,80]这一闭区间后，再次执行get时返回结果为null：

  1. rangeMap.remove(Range.closed(70,80));
  2. System.out.println(rangeMap.get(75));

ClassToInstanceMap - 实例Map

ClassToInstanceMap是一个比较特殊的Map，它的键是Class，而值是这个Class对应的实例对象。先看一个简单使用的例子，使用putInstance方法存入对象：

  1. ClassToInstanceMap<Object> instanceMap = MutableClassToInstanceMap.create();
  2. User user=new User("Hydra",18);
  3. Dept dept=new Dept("develop",200);
  5. instanceMap.putInstance(User.class,user);
  6. instanceMap.putInstance(Dept.class,dept);

使用getInstance方法取出对象：

  1. User user1 = instanceMap.getInstance(User.class);
  2. System.out.println(user==user1);

运行结果打印了true，说明了取出的确实是之前创建并放入的那个对象。
大家可能会疑问，如果只是存对象的话，像下面这样用普通的Map<Class,Object>也可以实现：

  1. Map<Class,Object> map=new HashMap<>();
  2. User user=new User("Hydra",18);
  3. Dept dept=new Dept("develop",200);
  4. map.put(User.class,user);
  5. map.put(Dept.class,dept);

那么，使用ClassToInstanceMap这种方式有什么好处呢？
首先，这里最明显的就是在取出对象时省去了复杂的强制类型转换，避免了手动进行类型转换的错误。其次，可以看一下ClassToInstanceMap接口的定义，它是带有泛型的：

  1. public interface ClassToInstanceMap<B> extends Map<Class<? extends B>, B>{...}

这个泛型同样可以起到对类型进行约束的作用，value要符合key所对应的类型，再看看下面的例子：

  1. ClassToInstanceMap<Map> instanceMap = MutableClassToInstanceMap.create();
  2. HashMap<String, Object> hashMap = new HashMap<>();
  3. TreeMap<String, Object> treeMap = new TreeMap<>();
  4. ArrayList<Object> list = new ArrayList<>();
  6. instanceMap.putInstance(HashMap.class,hashMap);
  7. instanceMap.putInstance(TreeMap.class,treeMap);

这样是可以正常执行的，因为HashMap和TreeMap都集成了Map父类，但是如果想放入其他类型，就会编译报错：
2022-03-10-12-16-13-698680.png
所以，如果想缓存对象，又不想做复杂的类型校验，那么使用方便的ClassToInstanceMap就可以了。

总结

这里介绍了guava中5种对Map的扩展数据结构，它们提供了非常实用的功能，能很大程度的简化代码。但是同时使用中也有不少需要避开的坑，例如修改关联的视图会对原始数据造成影响等等，具体的使用中大家还需要谨慎一些。