آموزش جاوا - فریمورک مجموعه‌ها

قبل از جاوا ۲، جاوا کلاس‌هایی مانند Dictionary (فرهنگ‌نامه)، Vector (بردار)، Stack (پشته) ، Properties (ویژگی‌ها) را برای ذخیره و کنترل گروهی از اشیاء فراهم می‌کرد. این کلاس‌ها با ارزش بودند، اما یک موضوع مشترک نداشتند.بنابراین، روش استفاده از Vector با روش استفاده از Properties متفاوت بود.

فریمورک مجموعه‌ها برای رسیدن به چندین هدف طراحی شده است، مانند:

• فریمورک باید عملکرد بالایی داشته باشد. پیاده‌سازی‌های مربوط به مجموعه‌های اساسی (آرایه‌های پویا، لیست‌های پیوندی، درخت‌ها و جداول هش) بسیار کارآمد بودند.

• فریمورک باید امکان استفاده مشابه برای انواع مختلفی از مجموعه‌ها را به ارمغان آورد و با درجه بالایی از همکاری و قابلیت تعامل عمل کند.

• فریمورک باید امکان گسترش و/یا تطبیق یک مجموعه را به راحتی فراهم کند.

به این منظور، کلیه فریمورک مجموعه‌ها بر اساس مجموعه‌ای از رابط‌های استاندارد طراحی شده‌اند. چندین پیاده‌سازی استاندارد مانند LinkedList (لینکدلیست)، HashSet (مجموعه هش) و TreeSet (مجموعه درختی) از این رابط‌ها فراهم شده‌اند که می‌توانید از آن‌ها به صورت اصلی استفاده کنید و در صورت تمایل می‌توانید پیاده‌سازی خودتان را نیز انجام دهید.

فریمورک مجموعه‌ها یک معماری متحد برای نمایش و کنترل مجموعه‌ها است. تمامی فریمورک‌های مجموعه‌ها شامل موارد زیر می‌شوند −

• رابط‌ها − اینها انواع داده‌های انتزاعی هستند که مجموعه‌ها را نمایش می‌دهند. رابط‌ها اجازه می‌دهند که مجموعه‌ها مستقل از جزئیات نمایش آن‌ها کنترل شوند. در زبان‌های شیءگرا، رابط‌ها معمولاً ساختار سلسله مراتبی دارند.

• پیاده‌سازی‌ها، یعنی کلاس‌ها − اینها پیاده‌سازی‌های قابل استفاده از رابط‌های مجموعه‌ها هستند. در واقع، آنها ساختارهای داده قابل استفاده مجدد هستند.

• الگوریتم‌ها − اینها متدهایی هستند که عملیات مفیدی مانند جستجو و مرتب‌سازی را بر روی اشیاءی که رابط‌های مجموعه را پیاده‌سازی می‌کنند، انجام می‌دهند. این الگوریتم‌ها به صورت چندریختی هستند: به عبارت دیگر، همان متد می‌تواند بر روی بسیاری از پیاده‌سازی‌های مختلف مناسب رابط مجموعه مورد نظر استفاده شود.

علاوه بر مجموعه‌ها، فریمورک تعدادی رابط و کلاس نقشه نیز تعریف می‌کند. نقشه‌ها جفت‌های کلید/مقدار را ذخیره می‌کنند. اگرچه نقشه‌ها در استفاده صحیح از اصطلاح، به عنوان مجموعه‌ها شمرده نمی‌شوند، اما به طور کامل با مجموعه‌ها یکپارچه شده‌اند.

رابط‌های مجموعه

فریمورک مجموعه‌ها تعدادی رابط را تعریف می‌کند. این بخش یک نمای کلی از هر رابط ارائه می‌دهد −

کلاس‌های مجموعه

جاوا یک مجموعه از کلاس‌های استاندارد مجموعه را ارائه می‌دهد که رابط‌های مجموعه را پیاده‌سازی می‌کنند. برخی از کلاس‌ها پیاده‌سازی‌های کاملی را ارائه می‌دهند که می‌توان به همان شکل استفاده کرد و دیگران کلاس‌های انتزاعی هستند که پیاده‌سازی‌های اولیه‌ای را ارائه می‌دهند که به عنوان نقطه شروعی برای ایجاد مجموعه‌های محسوب می‌شوند.

کلاس‌های استاندارد مجموعه در جدول زیر خلاصه شده‌اند −

کلاس‌های AbstractCollection، AbstractSet، AbstractList، AbstractSequentialList و AbstractMap پیاده‌سازی‌های اسکلتی از رابط‌های اصلی مجموعه را ارائه می‌دهند تا تلاش مورد نیاز برای پیاده‌سازی آنها را به حداقل برسانند.

کلاس‌های legacy زیر که توسط java.util تعریف شده‌اند، در فصل قبل بحث شده‌اند −

الگوریتم‌های مجموعه

چارچوب مجموعه چند الگوریتم را تعریف می‌کند که می‌تواند بر روی مجموعه‌ها و نگاشت‌ها اعمال شود. این الگوریتم‌ها به عنوان متدهای استاتیک در داخل کلاس Collections تعریف شده‌اند.

چندین متد ممکن است یک ClassCastException را پرتاب کنند، که هنگام تلاش برای مقایسه نوع‌های ناسازگار اتفاق می‌افتد، یا یک UnsupportedOperationException را پرتاب کنند، که هنگام تلاش برای تغییر یک مجموعه غیرقابل تغییر اتفاق می‌افتد.

مجموعه‌ها سه متغیر استاتیک را تعریف می‌کنند: EMPTY_SET، EMPTY_LIST و EMPTY_MAP. همه آنها غیرقابل تغییر هستند.

نحوه استفاده از Iterator

اکثراً، می‌خواهید از عناصر موجود در یک مجموعه عبور کنید. به عنوان مثال، ممکن است بخواهید هر عنصر را نمایش دهید.

ساده‌ترین راه برای انجام این کار استفاده از یک iterator است که یک شیء است که به هر دو رابط Iterator یا ListIterator پیاده‌سازی می‌کند.

Iterator به شما امکان می‌دهد از یک مجموعه عبور کنید و عناصر را دریافت یا حذف کنید. ListIterator رابط Iterator را گسترش می‌دهد تا امکان ترaversal دوطرفه لیست و تغییر عناصر را فراهم کند.

نحوه استفاده از Comparator

هر دو TreeSet و TreeMap عناصر را در یک ترتیب مرتب نگهداری می‌کنند. با این حال، مشخص می‌کند که دقیقاً چه ترتیب مرتب به چه معناست.

این رابط به ما امکان می‌دهد یک مجموعه داده شده را به هر تعداد نحوه مختلف مرتب کنیم. همچنین این رابط قابل استفاده برای مرتب سازی هر نمونه از هر کلاسی است (حتی کلاس‌هایی که نمی‌توانیم تغییر دهیم).

خلاصه

چارچوب مجموعه‌های جاوا به برنامه‌نویس دسترسی به ساختارهای داده پیش‌بسته و همچنین الگوریتم‌هایی برای مدیریت آنها می‌دهد.

یک مجموعه شیءی است که می‌تواند به مراجع شیء دیگر ارجاع دهد. رابط‌های مجموعه عملیاتی را که می‌توان روی هر نوع مجموعه انجام داد، اعلام می‌کنند.

کلاس‌ها و رابط‌های چارچوب مجموعه‌ها در بسته java.util قرار دارند.