JEP 431: 序列化集合

JEP 431（序列化集合）已从候选状态提升为目标提案状态，计划在JDK 21中引入。该提案旨在为Java集合框架引入一组新的接口，用于表示具有明确定义顺序的集合，并提供统一的操作方法。

背景与动机

Java的集合框架长期以来缺乏一种能够明确表示元素顺序的集合类型，导致在实际开发中难以表达某些概念。虽然List和Deque定义了元素顺序，但它们的共同超类型Collection并未定义顺序。类似地，Set也未指定顺序，尽管其子类型如SortedSet和LinkedHashSet定义了顺序。

新接口的引入

为了解决这一问题，提案引入了以下新接口：

1. SequencedCollection：表示具有明确顺序的集合。
2. SequencedSet：表示无重复元素的序列化集合。
3. SequencedMap：表示具有明确顺序的映射。

这些接口通过默认方法提供了统一的API，允许开发者访问集合的第一个和最后一个元素，并支持反向处理元素。

主要方法

• SequencedCollection接口新增了以下方法：

  interface SequencedCollection<E> extends Collection<E> {
      SequencedCollection<E> reversed(); // 返回反向视图
      void addFirst(E); // 添加元素到开头
      void addLast(E); // 添加元素到末尾
      E getFirst(); // 获取第一个元素
      E getLast(); // 获取最后一个元素
      E removeFirst(); // 移除第一个元素
      E removeLast(); // 移除最后一个元素
  }

• SequencedSet接口继承了SequencedCollection的所有方法，并增加了reversed()方法。

• SequencedMap接口新增了以下方法：

  interface SequencedMap<K,V> extends Map<K,V> {
      SequencedMap<K,V> reversed(); // 返回反向视图
      SequencedSet<K> sequencedKeySet(); // 返回有序的键集合
      SequencedCollection<V> sequencedValues(); // 返回有序的值集合
      SequencedSet<Entry<K,V>> sequencedEntrySet(); // 返回有序的键值对集合
      V putFirst(K, V); // 添加键值对到开头
      V putLast(K, V); // 添加键值对到末尾
      Entry<K, V> firstEntry(); // 获取第一个键值对
      Entry<K, V> lastEntry(); // 获取最后一个键值对
      Entry<K, V> pollFirstEntry(); // 移除并返回第一个键值对
      Entry<K, V> pollLastEntry(); // 移除并返回最后一个键值对
  }

接口集成

新接口与现有集合类型层次结构无缝集成：

• List的直接超接口为SequencedCollection。
• Deque的直接超接口为SequencedCollection。
• LinkedHashSet实现SequencedSet。
• SortedSet的直接超接口为SequencedSet。
• LinkedHashMap实现SequencedMap。
• SortedMap的直接超接口为SequencedMap。

特殊处理

对于SortedSet和SortedMap，由于元素的顺序由相对比较决定，因此addFirst和putLast等显式定位方法会抛出UnsupportedOperationException。尽管如此，这种不对称性使得SortedSet和SortedMap能够被更广泛地使用。

总结

引入序列化集合接口是Java集合框架的重要进步。通过以一致且易于使用的方式支持元素顺序，框架将变得更加直观和高效，帮助开发者更轻松地处理有序集合。