مجموعه ها در جاوا ستون فقرات مدیریت و دستکاری کارآمد داده ها را تشکیل می دهند. چه در حال مدیریت یک فهرست مجموعه در جاوا برای وظایف در مقیاس کوچک باشید و چه مدیریت مجموعه داده های وسیع، مجموعه های جاوا این وظایف را با ارائه کلاس های چارچوب مجموعه از پیش تعریف شده و رابط ها ساده می کند.

این چارچوب مجموعه در آموزش جاوا مجموعه‌های جاوا را با جزئیات توضیح می‌دهد تا به مبتدیان و توسعه‌دهندگان باتجربه کمک کند.

خوراکی های کلیدی

تفاوت بین چارچوب مجموعه ها و واسط مجموعه، از جمله نقش مدیریت داده و دستکاری آنها را بیاموزید. مجموعه‌های جاوا را گام به گام توضیح دهید تا مفاهیم را برای مبتدیان ساده کنید.

برای مدیریت کارآمد داده‌ها، موضوعات مجموعه‌های جاوا مانند فهرست‌ها، مجموعه‌ها، نقشه‌ها و الگوریتم‌ها را مطالعه کنید.

از Streams API و Lambda Expressions برای عملیات‌هایی به سبک عملکردی مانند فیلتر کردن، نقشه‌برداری و کاهش داده‌ها استفاده کنید.

از الگوریتم‌های مرتب‌سازی، به هم زدن، جستجو و معکوس کردن برای ساده‌سازی عملیات رایج در پردازش داده‌ها استفاده کنید.

نمونه های مجموعه بیشتری را در جاوا کاوش کنید، از جمله پیاده سازی های سفارشی و موارد استفاده در دنیای واقعی برای عمیق تر کردن درک.

از مجموعه های همزمان مانند ConcurrentHashMap برای محیط های چند رشته ای و مجموعه های تغییرناپذیر (Java 9+) برای مجموعه داده های ثابت استفاده کنید.

از مجموعه‌های جاوا در برنامه‌های جاوا برای مدیریت حافظه پنهان، پردازش رویداد و ذخیره‌سازی داده‌ها با مثال‌های واقعی استفاده کنید.

مجموعه و فریم ورک در جاوا چیست؟

در جاوا، یک مجموعه یک رابط است که نشان دهنده گروهی از اشیا به نام عناصر است که به عنوان یک واحد ذخیره و دستکاری می شوند. مجموعه‌ها در جاوا هنگام پیاده‌سازی ژنریک از نظر نوع ایمن هستند و اطمینان می‌دهند که عناصر از یک نوع هستند. اگرچه انواع خام اجازه داده‌های ناهمگن را می‌دهند، اما استفاده از آن‌ها در جاوا مدرن منسوخ و منع شده است.

چارچوب مجموعه‌های جاوا یک معماری جامع با رابط‌ها، کلاس‌ها، الگوریتم‌ها و روش‌های کاربردی برای مدیریت مجموعه‌ها ارائه می‌کند. از thread-safety از طریق مجموعه های همزمان (به عنوان مثال، ConcurrentHashMap) و تغییرناپذیری با استفاده از روش های Java 9+ مانند List.of() و Set.of() پشتیبانی می کند.

این چارچوب وظایف ذخیره‌سازی، بازیابی و پردازش داده‌ها را با اجزای قابل استفاده مجدد که کارایی، انعطاف‌پذیری و قابلیت همکاری با APIهای جاوا را بهبود می‌بخشد، ساده می‌کند.

مجموعه‌ها در مقابل چارچوب رابط مجموعه

چارچوب مجموعه ها و رابط مجموعه اجزای متمایز اما به هم پیوسته سیستم مدیریت داده جاوا هستند:

رابط مجموعه

رابط مجموعه به عنوان طرح اولیه عمل می کند و عملیات اصلی مانند گفت ن، حذف و تحلیل عناصر را تعریف می کند. این به عنوان یک سوپرواسط برای List، Set و Queue عمل می کند. در حالی که پیاده سازی مستقیم را ارائه نمی دهد، سازگاری در انواع مختلف مجموعه ها را تضمین می کند، چند شکلی و انعطاف پذیری در مدیریت داده ها را تسهیل می کند.

چارچوب مجموعه ها

یک معماری کامل برای مدیریت داده ها از طریق کلاس ها، رابط ها و الگوریتم ها ارائه می دهد. شامل پیاده‌سازی‌هایی مانند ArrayList، HashSet، و TreeMap به همراه کلاس‌های چارچوب مجموعه جاوا است که مرتب‌سازی، جستجو و به هم ریختن را انجام می‌دهند. برای درک عمیق تر، چارچوب مجموعه جاوا به طور مفصل نقش هر کلاس و رابط را در پردازش داده ها توضیح می دهد.

چرا از چارچوب مجموعه ها استفاده کنیم؟

دلایل مختلفی وجود دارد که چرا باید از چارچوب مجموعه های جاوا استفاده کنید.

1. کارایی

الگوریتم های از پیش ساخته شده با ارائه راه حل های بهینه برای مرتب سازی، جستجو و دستکاری عملکرد را افزایش می دهند.

List < Integer > numbers = Arrays . asList ( 4 , 2 , 8 , 6 ) ; Collections . sort ( numbers ) ; System . out . println ( numbers ) ;

2. انعطاف پذیری

از ساختارهای داده متنوعی مانند فهرست ها، مجموعه ها و نقشه ها برای برآوردن نیازهای مختلف برنامه پشتیبانی می کند.

Map < String , String > messages = new HashMap < > ( ) ; messages . put ( "user1" , "Hello" ) ; messages . put ( "user2" , "Hi" ) ; System . out . println ( messages . get ( "user1" ) ) ;

3. قابلیت استفاده مجدد

توسعه دهندگان می توانند از کلاس ها و رابط های از پیش تعریف شده استفاده کنند و زمان توسعه را به میزان قابل توجهی کاهش دهند. همچنین به توسعه دهندگان اجازه می دهد تا با گسترش کلاس های موجود یا پیاده سازی رابط ها، ساختارهای داده را سفارشی کنند.

 class CustomList < T > extends ArrayList < T > { @Override public boolean add ( T element ) { if ( ! this . contains ( element ) ) { return super . add ( element ) ; } return false ; } }

4. مقیاس پذیری

این چارچوب برای برنامه‌های مقیاس کوچک و همچنین برنامه‌های بزرگ در سطح سازمانی مناسب است. از تغییر اندازه پویا (مثلاً ArrayList و HashMap) و مجموعه‌های ایمن رشته (مثلاً ConcurrentHashMap) برای نیازمندی‌های سطح سازمانی پشتیبانی می‌کند.

List < Integer > data = Arrays . asList ( 1 , 2 , 3 , 4 , 5 ) ; data . parallelStream ( ) . forEach ( System . out :: println ) ;

5. استحکام

Framework تکرار کننده های سریع شکست و مجموعه های همزمان (مثلاً ConcurrentHashMap) را برای جلوگیری از خراب شدن داده ها در محیط های چند رشته ای فراهم می کند. این مجموعه آموزشی جاوا به طور عمیق ویژگی های مقیاس پذیر مانند جریان های موازی برای مجموعه داده های بزرگ را پوشش می دهد.

List < String > immutableList = List . of ( "A" , "B" , "C" ) ; immutableList . add ( "D" ) ;

6. مبتدی-دوستانه

این فریم ورک ابزارها و روش‌هایی را ارائه می‌کند که آن را به مجموعه‌ای ایده‌آل در جاوا برای مبتدیان تبدیل می‌کند تا گام به گام یاد بگیرند. طراحی ثابت و پشتیبانی گسترده آن از عملیات رایج، منحنی یادگیری را ساده می کند.

ساختار و سلسله مراتب چارچوب مجموعه های جاوا

چارچوب مجموعه‌های جاوا یک معماری ساختاریافته برای ذخیره، مدیریت و دستکاری داده‌ها ارائه می‌کند. پس ، بیایید با اصول مجموعه‌ها در جاوا شروع کنیم تا پیش از فرو رفتن در نمونه‌های پیشرفته، پایه‌ای قوی بسازیم.

1. رابط ها

رابط ها ساختار و رفتار انواع مختلف مجموعه ها را تعریف می کنند. آنها به عنوان نقشه هایی برای نحوه سازماندهی و دسترسی به داده ها عمل می کنند. در اینجا چند نمونه مجموعه رابط محبوب در جاوا آورده شده است.

رابط های مجموعه هسته :

Collection رابط ریشه برای اکثر مجموعه ها است و متدهایی مانند add()، remove() و size() را تعریف می کند.

Collection < String > items = new ArrayList < > ( ) ; items . add ( "Item1" ) ; System . out . println ( items . size ( ) ) ;

لیست یک مجموعه مرتب شده است که امکان تکرار را فراهم می کند و از دسترسی مبتنی بر فهرست (مثلاً ArrayList) پشتیبانی می کند.

List < String > list = new ArrayList < > ( ) ; list . add ( "A" ) ; list . add ( "B" ) ; System . out . println ( list . get ( 1 ) ) ;

Set یک مجموعه نامرتب است که اجازه تکرار ندارد (به عنوان مثال، HashSet).

Set < Integer > set = new HashSet < > ( ) ; set . add ( 1 ) ; set . add ( 1 ) ; System . out . println ( set . size ( ) ) ;

صف از دستور FIFO (اول در اول بیرون) پیروی می کند. این برای برنامه ریزی کارها ایده آل است (به عنوان مثال، LinkedList).

Queue < String > queue = new LinkedList < > ( ) ; queue . add ( "Task1" ) ; queue . add ( "Task2" ) ; System . out . println ( queue . poll ( ) ) ;

نقشه جفت های کلید-مقدار (مثلا HashMap) را ذخیره می کند. اگرچه بخشی از رابط مجموعه نیست اما در چارچوب گنجانده شده است.

Map < String , Integer > map = new HashMap < > ( ) ; map . put ( "A" , 1 ) ; System . out . println ( map . get ( "A" ) ) ;

رابط های مجموعه تخصصی :

Deque یک صف دو سر است که امکان درج/حذف در هر دو انتها را می دهد.

Deque < String > deque = new ArrayDeque < > ( ) ; deque . addFirst ( "A" ) ; deque . addLast ( "B" ) ; System . out . println ( deque . removeFirst ( ) ) ;

SortedSet و NavigableSet عناصر مرتب شده را کنترل می کنند و از پرس و جوهای محدوده پشتیبانی می کنند.

SortedSet < Integer > sortedSet = new TreeSet < > ( ) ; sortedSet . add ( 10 ) ; sortedSet . add ( 5 ) ; System . out . println ( sortedSet . first ( ) ) ;

SortedMap و NavigableMap جفت های کلید-مقدار مرتب شده را مدیریت می کنند و از روش های ناوبری پشتیبانی می کنند.

NavigableMap < Integer , String > map = new TreeMap < > ( ) ; map . put ( 1 , "One" ) ; map . put ( 2 , "Two" ) ; System . out . println ( map . firstEntry ( ) ) ;

2. پیاده سازی / کلاس های بتن

کلاس‌های بتن پیاده‌سازی‌های خاصی را برای هر رابط ارائه می‌کنند که بر اساس نیازهای مدیریت داده، انعطاف‌پذیری و عملکرد بهینه‌شده را ارائه می‌دهند.

ArrayList یک آرایه قابل استفاده مجدد است که از دسترسی سریع تصادفی (O(1)) و O(n) درج/حذف برای عناصر میانی پشتیبانی می کند.

ArrayList < Integer > list = new ArrayList < > ( ) ; list . add ( 10 ) ; System . out . println ( list . get ( 0 ) ) ;

LinkedList یک فهرست دارای پیوند دوگانه است که برای درج/حذف (O(1)) کارآمد است اما دسترسی کندتر (O(n)).

LinkedList < String > linkedList = new LinkedList < > ( ) ; linkedList . add ( "A" ) ; linkedList . addFirst ( "B" ) ; System . out . println ( linkedList . getFirst ( ) ) ;

HashSet یک فهرست منحصر به فرد نامرتب است که جستجوی O(1) را با استفاده از هش ارائه می دهد.

HashSet < String > set = new HashSet < > ( ) ; set . add ( "Apple" ) ; System . out . println ( set . contains ( "Apple" ) ) ;

TreeMap جفت های کلید-مقدار مرتب شده را حفظ می کند و عملکرد O(log n) را ارائه می دهد.

TreeMap < String , Integer > map = new TreeMap < > ( ) ; map . put ( "A" , 1 ) ; System . out . println ( map . firstKey ( ) ) ;

3. الگوریتم ها / کلاس های کاربردی

این فریم ورک انواع الگوریتم‌های کاربردی را برای کار بر روی مجموعه‌ها ارائه می‌کند و کارهای رایج مانند مرتب‌سازی، جستجو و به هم زدن را ساده می‌کند. اینها از طریق کلاس مجموعه ها در دسترس هستند و برای عملکرد بهینه شده اند.

مرتب سازی با Collections.sort() برای ترتیب دادن عناصر.

List < Integer > numbers = Arrays . asList ( 5 , 3 , 8 , 2 ) ; Collections . sort ( numbers ) ; System . out . println ( numbers ) ;

جستجو با Collections.binarySearch() برای جستجوهای سریع.

int index = Collections . binarySearch ( numbers , 5 ) ; System . out . println ( index ) ;

مخلوط کردن با Collections.shuffle() برای تصادفی کردن ترتیب.

 Collections . shuffle ( numbers ) ; System . out . println ( numbers ) ;

معکوس کردن با Collections.reverse() برای معکوس کردن ترتیب عناصر.

 Collections . reverse ( numbers ) ; System . out . println ( numbers ) ;

پیشرفت های مدرن

آخرین نسخه های جاوا ویژگی های هیجان انگیزی را برای چارچوب مجموعه های جاوا معرفی کرده اند.

Streams API

Stream API در جاوا 8 برای پشتیبانی از برنامه نویسی به سبک عملکردی برای پردازش داده های ذخیره شده در مجموعه ها و آرایه ها معرفی شد. از عملیات هایی مانند فیلتر کردن، نقشه برداری و کاهش پشتیبانی می کند.

عملیات جریان در یک خط لوله زنجیر شده است که خوانایی را بهبود می بخشد و کد دیگ بخار را کاهش می دهد. آنها همچنین تنها زمانی داده ها را پردازش می کنند که عملیات ترمینال مانند collect() یا forEach() فراخوانی شوند. این محاسبات را برای عملیات میانی به حداقل می رساند.

مثال در مورد فیلتر کردن اعداد زوج

List < Integer > numbers = Arrays . asList ( 1 , 2 , 3 , 4 , 5 ) ; List < Integer > evenNumbers = numbers . stream ( ) . filter ( n -> n % 2 == 0 ) . collect ( Collectors . toList ( ) ) ; System . out . println ( evenNumbers ) ;

جریان ها می توانند در حالت موازی کار کنند تا از پردازنده های چند هسته ای برای مقیاس پذیری استفاده کنند. همچنین، استریم‌ها از عبارات لامبدا به‌جای حلقه‌های واضح استفاده می‌کنند که باعث می‌شود کد مختصرتر و خواناتر شود.

جریان های موازی

جریان های موازی با فعال کردن پردازش چند رشته ای داده ها، API Streams را گسترش می دهند. این ویژگی برای پردازش مجموعه داده های بزرگ بسیار مفید است.

در جریان های موازی، وظایف به طور خودکار به وظایف فرعی تقسیم می شوند و همزمان با استفاده از چارچوب Fork/Join اجرا می شوند:

List < Integer > numbers = Arrays . asList ( 1 , 2 , 3 , 4 , 5 ) ; numbers . parallelStream ( ) . forEach ( System . out :: println ) ;

جریان های موازی نظم را حفظ نمی کنند. پس ، آنها برای کارهایی که ترتیب مهم نیست، بهترین هستند. همچنین، به طور پیش‌فرض از تمام هسته‌های پردازنده موجود استفاده می‌کند، که آن را برای کارهای محدود به CPU مانند پردازش دسته‌ای، فیلتر کردن، یا تبدیل‌های در مقیاس بزرگ ایده‌آل می‌کند.

مجموعه های تغییرناپذیر (جاوا 9)

مجموعه‌های غیرقابل تغییر در جاوا 9 معرفی شدند تا ایجاد مجموعه‌های فقط خواندنی را که پس از مقداردهی اولیه قابل تغییر نیستند، ساده‌سازی کنند. مجموعه های تغییرناپذیر را می توان با استفاده از روش های کارخانه ای مانند List.of()، Set.of() و Map.of() برای مقداردهی اولیه سریع ایجاد کرد:

List < String > immutableList = List . of ( "A" , "B" , "C" ) ; System . out . println ( immutableList ) ; immutableList . add ( "D" ) ;

این مجموعه‌ها اجازه مقادیر تهی را نمی‌دهند و از یکپارچگی داده‌ها اطمینان می‌دهند و خطاهای احتمالی ناشی از ارجاعات پوچ را کاهش می‌دهند.

پیاده سازی های سفارشی

ایجاد پیاده‌سازی‌های سفارشی از مجموعه‌های جاوا به توسعه‌دهندگان اجازه می‌دهد تا ساختارهای داده‌ای را برای نیازهای خاص تنظیم کنند و عملکرد و عملکرد را افزایش دهند. این به ویژه زمانی مفید است که پیاده سازی های پیش فرض مانند ArrayList یا HashSet به طور کامل نیازهای برنامه شما را برآورده نکنند. در زیر مراحل، مثال‌ها و بهترین روش‌ها برای پیاده‌سازی مجموعه‌های سفارشی در جاوا آورده شده است.

چرا پیاده سازی های سفارشی ایجاد کنیم؟

پیاده سازی های سفارشی زمانی ایده آل هستند که مجموعه های داخلی نتوانند نیازهای برنامه خاصی را برآورده کنند. آنها به توسعه دهندگان اجازه می دهند تا رفتار تخصصی را اضافه کنند، عملکرد را بهبود بخشند یا محدودیت های دامنه خاص را اعمال کنند.

اعتبارسنجی سفارشی، نظم دهی یا منطق فیلتر را اضافه کنید.

ساختارهای داده را برای نیازهای کاربردی منحصربفرد تنظیم کنید.

مجموعه ها را با منطق تجاری یا محدودیت های دامنه تراز کنید.

1. مدیریت اشیاء سفارشی در مجموعه ها

اگر اشیاء سفارشی به مجموعه اضافه شوند، توسعه دهندگان باید متدهای ()Equals و hashCode() را برای مقایسه مناسب و تحلیل های منحصر به فرد نادیده بگیرند. مثال زیر اهمیت تعریف برابری و منطق کد هش را هنگام ذخیره اشیاء سفارشی در مجموعه‌هایی مانند HashSet یا HashMap نشان می‌دهد.

 import java . util . HashSet ; import java . util . Objects ;
class Employee { String id ; String name ;
Employee ( String id , String name ) { this . id = id ; this . name = name ; }
 @Override public boolean equals ( Object o ) { if ( this == o ) return true ; if ( o == null || getClass ( ) != o . getClass ( ) ) return false ; Employee employee = ( Employee ) o ; return id . equals ( employee . id ) ; }
 @Override public int hashCode ( ) { return Objects . hash ( id ) ; } }
public class CustomObjectExample { public static void main ( String [ ] args ) { HashSet < Employee > employees = new HashSet < > ( ) ; employees . add ( new Employee ( "101" , "Alice" ) ) ; employees . add ( new Employee ( "102" , "Bob" ) ) ; employees . add ( new Employee ( "101" , "Alice" ) ) ;
 System . out . println ( employees . size ( ) ) ; } }

2. Thread-Safe پیاده سازی های سفارشی

اگر نیاز به چند رشته ای باشد، توسعه دهندگان باید رویکردهای ایمن را در نظر بگیرند. این تضمین می کند که پیاده سازی سفارشی شما در محیط های همزمان با شکست مواجه نمی شود.

برای ایمنی رشته از Collections.synchronizedList() استفاده کنید.

برای مقیاس پذیری بهتر از ConcurrentHashMap یا CopyOnWriteArrayList استفاده کنید.

 import java . util . concurrent . CopyOnWriteArrayList ;
class ThreadSafeListExample { public static void main ( String [ ] args ) { CopyOnWriteArrayList < String > list = new CopyOnWriteArrayList < > ( ) ; list . add ( "Java" ) ; list . add ( "Python" ) ;        
        
for ( String lang : list ) { list . add ( "C++" ) ; }
 System . out . println ( list ) ; } }

اگرچه این پیاده سازی های سفارشی به شما آزادی می دهند، مطمئن شوید که:

فقط زمانی گسترش دهید که مجموعه‌های داخلی نتوانند الزامات را برآورده کنند.

اطمینان حاصل کنید که پیاده سازی سفارشی از متدهای استاندارد مانند iterator() و size() پشتیبانی می کند.

از ایمنی نوع برای استفاده مجدد بهتر اطمینان حاصل کنید.

اجرای را در برابر مجموعه های استاندارد برای ارزیابی عملکرد آزمایش کنید.

هرگونه منطق سفارشی، به ویژه انحرافات از رفتار استاندارد را به وضوح مستند کنید.

بهترین شیوه ها

اتخاذ بهترین شیوه ها در حین کار با مجموعه های جاوا، کد کارآمد، قابل اعتماد و قابل نگهداری را تضمین می کند. در زیر دستورالعمل هایی برای استفاده از قدرت مجموعه های جاوا آورده شده است.

1. نوع مجموعه مناسب را انتخاب کنید

از ArrayList برای دسترسی سریع تصادفی و از LinkedList برای درج/حذف مکرر استفاده کنید.

از HashSet برای عناصر منحصر به فرد بدون نظم و از TreeSet برای عناصر مرتب شده استفاده کنید.

از HashMap برای جستجوی سریع کلید-مقدار و از TreeMap برای کلیدهای مرتب شده استفاده کنید.

2. از Generics استفاده کنید

ژنریک ها ایمنی نوع، کاهش خطاهای زمان اجرا و پاک کردن کد را تضمین می کنند:

List < String > list = new ArrayList < > ( ) ; list . add ( "Java" ) ;

3. اجتناب از ConcurrentModificationException

از تکرار کننده های ایمن شکست در بسته java.util.concurrent برای محیط های همزمان استفاده کنید.

Map < String , String > map = new ConcurrentHashMap < > ( ) ; map . put ( "Key1" , "Value1" ) ; map . forEach ( ( key , value ) -> map . put ( "Key2" , "Value2" ) ) ; System . out . println ( map ) ;

4. از مجموعه های غیرقابل تغییر استفاده کنید

از متدهای کارخانه ای مانند List.of() برای مجموعه های فقط خواندنی استفاده کنید.

List < String > immutableList = List . of ( "A" , "B" , "C" ) ;

مزایای Framework مجموعه جاوا

چارچوب مجموعه های جاوا (JCF) سنگ بنای برنامه نویسی جاوا مدرن است که کلاس ها و رابط های از پیش ساخته شده را برای مدیریت کارآمد داده ها ارائه می دهد. در اینجا برخی از مزایای کلیدی استفاده از JCF آورده شده است.

شامل ArrayList، HashSet و TreeMap است که باعث صرفه جویی در زمان برای توسعه دهندگانی می شود که به دنبال کشف جزئیات همه مجموعه های جاوا هستند. برای ساده‌سازی بیشتر توسعه، بسته مجموعه‌های جاوا روش‌های کاربردی و الگوریتم‌های از پیش ساخته شده را ارائه می‌کند که دستکاری داده‌ها را کارآمدتر می‌کند.

ژنریک ها با اعمال محدودیت های نوع از خطاهای زمان اجرا جلوگیری می کنند.

List < Integer > numbers = new ArrayList < > ( ) ; numbers . add ( 10 ) ;

از ConcurrentHashMap برای دسترسی ایمن چند رشته ای استفاده کنید.

به طور یکپارچه با دیگر API های جاوا مانند Streams کار می کند.

توسعه دهندگان می توانند پیاده سازی های سفارشی متناسب با نیازهای خاص ایجاد کنند.

مقایسه زبان

مقایسه مجموعه‌های جاوا با ساختارهای داده و الگوریتم‌ها در سایر زبان‌های برنامه‌نویسی آپشن های منحصر به فرد آن را برجسته می‌کند.

پایتون در مقابل مجموعه های جاوا

لیست ها

فهرست پایتون مشابه ArrayList جاوا است. از تغییر اندازه پویا و دسترسی مبتنی بر فهرست پشتیبانی می کند. با این حال، ArrayList جاوا از نظر نوع ایمن با ژنریک است، در حالی که فهرست پایتون انواع ترکیبی را مجاز می‌کند.

لغت نامه ها

فرهنگ لغت پایتون با HashMap جاوا مطابقت دارد. اما پایتون عملیات های انعطاف پذیرتری مانند مقداردهی اولیه مبتنی بر درک و مقادیر پیش فرض را از طریق collections.defaultdict ارائه می دهد.

مجموعه ها

هم مجموعه پایتون و هم هش ست جاوا یکتایی را اعمال می کنند. اما مجموعه پایتون از عملیات هایی مانند اتحادیه ها (|) و تقاطع ها (&) مستقیماً از طریق عملگرها پشتیبانی می کند.

تاپل ها در مقابل مجموعه های تغییرناپذیر

تاپل پایتون توالی‌های تغییرناپذیر را نشان می‌دهد که با مجموعه‌های تغییرناپذیر جاوا که در جاوا 9 معرفی شده‌اند (List.of() و Set.of() قابل مقایسه است.

C++ STL در مقابل مجموعه های جاوا

بردارها

C++ std::vectoris معادل ArrayList جاوا است که هر دو تغییر اندازه پویا را ارائه می دهند. زبان برنامه نویسی جاوا جایگزین های دیگری مانند Vector را فراهم می کند.

نقشه ها

C++ std::map قابل مقایسه با TreeMap جاوا برای جفت های کلید-مقدار مرتب شده است. اما جاوا همچنین از نقشه های مبتنی بر هش (HashMap) و نقشه های همزمان (ConcurrentHashMap) برای چند رشته ای پشتیبانی می کند.

صف ها

C++ std::queue و Java's Queue (به عنوان مثال، LinkedList و PriorityQueue) رفتار FIFO مشابهی را ارائه می دهند، اما Deque جاوا انعطاف بیشتری را با عملیات دو طرفه ارائه می دهد.

جاوا اسکریپت در مقابل مجموعه های جاوا

آرایه ها

آرایه جاوا اسکریپت منعطف و پویا است، اما برخلاف ArrayList جاوا با ژنریک، فاقد تحلیل دقیق نوع است.

اشیاء در مقابل نقشه ها

اشیاء ساده جاوا اسکریپت ({}) اغلب به عنوان ذخیره کلید-مقدار عمل می کنند اما فاقد ضمانت های سفارش هستند. HashMap و TreeMap جاوا ذخیره‌سازی با ارزش کلیدی مرتب یا نامرتب را با ایمنی نوع فراهم می‌کنند.

مجموعه ها

مجموعه جاوا اسکریپت برای منحصر به فرد بودن با HashSet جاوا مطابقت دارد، اما ویژگی های پیشرفته ای مانند ایمنی رشته را ارائه نمی دهد.

موارد استفاده در دنیای واقعی

مجموعه های جاوا نقشی محوری در برنامه های مختلف دنیای واقعی دارند. در اینجا چند سناریو عملی وجود دارد:

ذخیره سازی: از HashMap برای ذخیره داده هایی که اغلب به آنها دسترسی دارید استفاده کنید.

Map < String , String > cache = new HashMap < > ( ) ; cache . put ( "user1" , "data1" ) ; System . out . println ( cache . get ( "user1" ) ) ;

مدیریت رویداد: صف برای زمان‌بندی و پردازش رویدادها.

ذخیره سازی داده: از ArrayList یا LinkedList برای ذخیره سازی پویا داده ها استفاده کنید.

پردازش همزمان: از ConcurrentHashMap برای عملیات ایمن رشته استفاده کنید.

نتیجه گیری

Java Collections یک چارچوب قدرتمند برای مدیریت و دستکاری کارآمد داده ها فراهم می کند. توسعه دهندگان می توانند با استفاده از پیاده سازی های داخلی یا ایجاد برنامه های سفارشی، برنامه های مقیاس پذیر و با کارایی بالا بسازند.

برنامه نویسان جاوا می توانند با پیروی از بهترین شیوه ها و استفاده از پیشرفت های مدرن مانند Streams API و مجموعه های تغییرناپذیر، مطمئن شوند که راه حل هایشان قوی و مقاوم در آینده باقی می مانند.

سوالات متداول در مورد مجموعه ها در جاوا

انواع مجموعه ها در جاوا چیست؟

مجموعه های جاوا شامل فهرست، تنظیم، صف و رابط های نقشه هستند. این رابط‌های مجموعه اصلی جاوا ساختارهای داده‌ای خاص، مانند آرایه‌های پویا، فهرست‌های دارای پیوند دوگانه و جداول هش را نشان می‌دهند. آنها یک معماری یکپارچه برای دستکاری مجموعه ها در چارچوب مجموعه های جاوا ارائه می دهند، که مبانی مجموعه های جاوا را برای مبتدیان پوشش می دهد.

چگونه می توانم مجموعه مناسب را برای مورد استفاده خود انتخاب کنم؟

انتخاب رابط مجموعه مناسب به ساختار داده و عملیات خاص شما بستگی دارد:

از ArrayList (پیاده سازی اولیه آرایه های پویا) برای دسترسی سریع و تصادفی به عناصر در یک مجموعه مرتب شده استفاده کنید.

برای درج و حذف مکرر از LinkedList (یک فهرست دارای پیوند دوگانه) استفاده کنید.

از HashMap (کلاسی که رابط نقشه را پیاده سازی می کند) برای ذخیره سازی و بازیابی کارآمد کلید-مقدار استفاده کنید.

آموزش کامل مجموعه های جاوا در بالا این انتخاب ها را با سناریوها و مثال های عملی تحلیل می کند.

تفاوت اصلی بین تکرارکننده های سریع و ایمن با شکست چیست؟

هنگامی که کل مجموعه در طول تکرار اصلاح می‌شود، تکرارکننده‌های سریع شکست، ConcurrentModificationException را پرتاب می‌کنند. اینها در رابط های مجموعه استاندارد مانند رابط فهرست و رابط تنظیم رایج هستند.

تکرار کننده های ایمن، اغلب از بسته همزمان، بر روی یک کپی شبیه سازی شده از مجموعه کار می کنند و از تکرار ایمن حتی زمانی که تغییراتی رخ می دهد اطمینان حاصل می کنند.

آیا مجموعه های جاوا از نظر موضوع ایمن هستند؟

همه مجموعه های جاوا ایمن نیستند. برای اطمینان از ایمنی رشته، از کلاس‌های بسته هم‌زمان، مانند ConcurrentHashMap استفاده کنید، یا پیاده‌سازی‌های مجموعه موجود را با پوشش‌های همگام‌سازی شده بپیچید. به عنوان مثال، Collections.synchronizedList دسترسی ایمن به یک فهرست را در محیط های چند رشته ای تضمین می کند.

آیا مجموعه های جاوا برای مبتدیان مناسب هستند؟

بله، مجموعه های جاوا به دلیل طراحی ساختاریافته و روش های از پیش تعریف شده، برای مبتدیان مناسب هستند. این مقاله یک راهنمای مبتدیان برای مجموعه جاوا است که توضیحات و مثال هایی گام به گام برای ساده سازی یادگیری ارائه می دهد.

چگونه می توانم مجموعه های جاوا را با مثال های عملی یاد بگیرم؟

توسعه‌دهندگان می‌توانند مجموعه‌های جاوا را با کار کردن از طریق برنامه‌های نمونه که سناریوهای دنیای واقعی را نشان می‌دهند، به طور مؤثر یاد بگیرند. این آموزش مجموعه های جاوا با برنامه های نمونه، پیاده سازی های عملی مانند مرتب سازی، فیلتر کردن و پردازش داده ها را پوشش می دهد.

چگونه چارچوب مجموعه ها عملکرد را بهبود می بخشد؟

چارچوب مجموعه ها تلاش برنامه نویسی را کاهش می دهد و عملکرد را از طریق:

الگوریتم های بهینه شده مانند جستجوی باینری و مرتب سازی سریع در کلاس های مجموعه استاندارد جاوا پیاده سازی می شوند.

ساختارهای داده کارآمد مانند HashMap و TreeSet.

Stream API اجازه می دهد تا عملیات به سبک عملکردی مانند فیلتر کردن، نقشه برداری و کاهش را برای کل مجموعه انجام دهد.

این معماری قابل استفاده مجدد به مدیریت و دستکاری ساختارهای مختلف داده به طور موثر کمک می کند.

تفاوت فهرست و تنظیم در جاوا چیست؟

واسط های فهرست مجموعه ای مرتب از عناصر را نشان می دهد که امکان تکرار عناصر را فراهم می کند. این برای ساختارهای داده خاص مانند فهرست وظایف ایده آل است.

رابط‌های تنظیم شده با غیرمجاز کردن موارد تکراری، منحصر به فرد بودن را تضمین می‌کنند، اما نظم را تضمین نمی‌کنند. آنها برای مجموعه داده های منحصر به فرد مانند شناسه ها یا برچسب ها مناسب هستند.

رابط نقشه چه تفاوتی با سایر مجموعه ها دارد؟

برخلاف رابط‌های List، Set یا Queue، رابط Map جفت‌های کلید-مقدار را ذخیره می‌کند که عناصر مستقل را نگه می‌دارند. نقشه ها برای ذخیره پیکربندی ها یا ذخیره سازی در جایی که بازیابی کارآمد توسط یک کلید حیاتی است، مناسب هستند. کلاس هایی مانند HashMap و TreeMap مجموعه هایی را نشان می دهند که به طور خاص برای این منظور طراحی شده اند.

مجموعه های تغییرناپذیر چیست و چرا مهم هستند؟

مجموعه‌های غیرقابل تغییر، که در جاوا 9 معرفی شده‌اند، پس از ایجاد قابل تغییر نیستند. آنها از تغییرات تصادفی جلوگیری می کنند و برای ذخیره مجموعه داده های ثابت مانند فایل های پیکربندی یا تنظیمات ایده آل هستند. توسعه دهندگان مجموعه های تغییرناپذیر را با استفاده از روش های ایستا برای کاهش خطاهای برنامه نویسی و اطمینان از سازگاری داده ها ایجاد می کنند.

چگونه مجموعه ها با جاوا استریم ادغام می شوند؟

Java Streams یک API به سبک عملکردی برای پردازش مجموعه های جاوا فراهم می کند. آنها فیلتر کردن، نقشه برداری و کاهش عملیات را بدون تغییر مجموعه اصلی فعال می کنند. به عنوان مثال، با استفاده از Stream API، می‌توانید یک مجموعه مشخص را برای محاسبه مبالغ پردازش کنید یا ترتیب طبیعی عناصر آن را با حداقل کد پیدا کنید.

تفاوت بین مقایسه و مقایسه در جاوا چیست؟

Comparable برای تعریف نظم طبیعی اشیاء در یک مجموعه استفاده می شود. برای پیاده سازی متد compareTo() از کلاس نیاز دارد. وقتی منطق مرتب‌سازی ثابت است از Comparable استفاده کنید (مثلاً مرتب‌سازی کارمندان بر اساس شناسه).

از مقایسه کننده برای تعریف منطق مرتب سازی سفارشی خارج از کلاس استفاده می شود. به پیاده سازی متد ()comare نیاز دارد. هنگامی که به معیارهای مرتب سازی متعددی نیاز دارید (مثلاً کارمندان را بر اساس نام و سپس بر اساس حقوق مرتب کنید) از Comparator استفاده کنید.

تفاوت بین ArrayList و LinkedList در جاوا چیست؟

ArrayList مبتنی بر یک آرایه پویا است و امکان دسترسی سریع تصادفی با استفاده از شاخص‌ها را فراهم می‌کند و آن را برای عملیات خواندنی بسیار ایده‌آل می‌کند. زمانی که نیاز به بازیابی مکرر است از ArrayList استفاده کنید.

LinkedList به‌عنوان یک فهرست پیوندی مضاعف پیاده‌سازی می‌شود که درج و حذف سریع‌تر اما دسترسی تصادفی کندتر را ارائه می‌دهد. در صورت نیاز به درج یا حذف مکرر از LinkedList استفاده کنید.

PriorityQueue و Deque چیست و چگونه استفاده می شود؟

PriorityQueue صفی است که عناصر را بر اساس ترتیب طبیعی آنها یا توسط یک مقایسه کننده سفارشی ارائه شده در هنگام اولیه سازی سفارش می دهد. اغلب در سناریوهایی که نیاز به پردازش مبتنی بر اولویت دارند، مانند زمان‌بندی کار یا الگوریتم‌های کوتاه‌ترین مسیر، استفاده می‌شود.

Deque اجازه درج و حذف در هر دو انتهای صف را می دهد. برای رفتار پشته مانند (LIFO) یا صف مانند (FIFO) مفید است.

خبرکاو