【Java 21 新特性 】顺序集合(Sequenced Collections)

Java 21 中增加了一种新的集合类型：顺序集合（Sequenced Collections）。要介绍顺序集合，就首先要说明一下出现顺序（encounter order）。出现顺序指的是在遍历一个集合时，集合中元素的出现顺序。

有些集合类型，有确定的出现顺序，比如 List。不管遍历多少次这样的集合，其中元素的出现顺序始终是固定。

有些集合类型，并没有确定的出现顺序，比如 HashSet。如果多次遍历这样的集合，其中元素的出现顺序是不固定的。

在顺序集合出现之前，Java 并没有一个统一的接口来描述具有确定出现顺序的集合。比如 Set 接口虽然没有确定的出现顺序，但是它的子类型 LinkedHashSet 和 SortedSet 是有的。

另外一个问题是，对于有固定出现顺序的集合，并没有定义统一的与顺序相关的操作。与顺序集合的处理相关的方法，散落在 Java 集合类库的不同地方。这些方法并没有统一的声明，使用起来也不方便。

与顺序集合相关的操作包括：

• 获取集合的第一个和最后一个元素

• 在集合的最前面和最后面插入或删除元素

• 按照逆序来遍历集合

Java 21 的顺序集合会解决这些问题。

增加了 3 个新的接口：

首先是 SequencedCollection

该接口的声明如下所示：

interface SequencedCollection<E> extends Collection<E> {
    SequencedCollection<E> reversed();
    void addFirst(E);
    void addLast(E);
    E getFirst();
    E getLast();
    E removeFirst();
    E removeLast();
}

SequencedCollection 继承自 Collection。

在包含的方法中：

• reversed 方法返回一个逆序的 SequencedCollection 对象

• addFirst 和 addLast 方法分别在集合的起始和结束位置添加新的元素

• getFirst 和 getLast 方法分别获取集合的第一个和最后一个元素

• removeFirst 和 removeLast 方法分别删除集合的第一个和最后一个元素

除了 SequencedCollection 之外，还有几个具体的子类型：

SequencedSet 同时继承自 Set 和 SequencedCollection。

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

SequencedMap 继承自 Map，其中的 entry 有确定的出现顺序。

SequencedMap 中的方法比较多，如下所示：

interface SequencedMap<K,V> extends Map<K,V> {
    SequencedMap<K,V> reversed();
    SequencedSet<K> sequencedKeySet();
    SequencedCollection<V> sequencedValues();
    SequencedSet<Entry<K,V>> sequencedEntrySet();
    V putFirst(K, V);
    V putLast(K, V);
 
    Entry<K, V> firstEntry();
    Entry<K, V> lastEntry();
    Entry<K, V> pollFirstEntry();
    Entry<K, V> pollLastEntry();
}

具体的方法说明：

• reversed 方法返回一个 entry 逆序的 SequencedMap

• sequencedKeySet 方法返回包含 key 的 SequencedSet

• sequencedValues 方法返回包含 value 的 SequencedCollection

• sequencedEntrySet 方法返回包含 entry 的 SequencedSet

• putFirst 和 putLast 分别在 entry 的最前和最后位置插入名值对

• firstEntry 和 lastEntry 分别获取第一个和最后一个 entry

• pollFirstEntry 和 pollLastEntry 分别删除第一个和最后一个 entry

添加了这3个新的接口之后，Java 集合类的层次结构发生了变化，如下图所示：

绿色方框是新增的 3 个接口，从中可以看到已有集合类的继承关系的变化：

• List 继承自 SequencedCollection

• Deque 继承自 SequencedCollection

• LinkedHashSet 实现了 SequencedSet 接口

• SortedSet 继承自 SequencedSet

• LinkedHashMap 实现了 SequencedMap 接口

• SortedMap 继承自 SequencedMap

有了这3个新的顺序集合相关的接口之后，Java 代码可以更清楚的表达顺序集合以及顺序集合上的操作。