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序文：
この記事では、コンテンツをロックし、コンテンツを自由に変更できない JAVA の不変コレクションについて紹介します。これは JAVA では非常に一般的なコンテンツ セクションであり、誰もがよく理解しているはずです。
不変コレクション:
Java では、不変コレクションとは、一度作成すると変更できないコレクションです。これは、不変コレクション内の要素が固定されており、追加、削除、または変更できないことを意味します。不変コレクションの主な利点は、スレッドの安全性とパフォーマンスの向上です。
スレッドの安全性:
スレッド セーフとは、マルチスレッド環境で操作を実行するときに、一貫性のない結果や不確定な結果を引き起こすことなく操作を正しく実行できることを意味します。簡単に言えば、スレッド セーフティは、複数のスレッドが同時に共有データにアクセスまたは変更する場合に、データの正確性と一貫性を保証します。
スレッド セーフとは、同期、ロック、アトミック操作、またはスレッド セーフ データ構造を使用して、複数のスレッド間の共有データの正確性と一貫性を確保することです。マルチスレッド環境では、スレッドの安全性の問題を適切に処理することで、競合状態、データ競合、デッドロックなどの問題を回避できます。
一般的な不変コレクション:
1. 不変のリストのコレクションを作成します。
Java では、不変の List コレクションを作成する方法がいくつかあります。
1. Collections.unmodifiableList() メソッドを使用します。
List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("apple");
list.add("banana");
list.add("orange");
List<String> immutableList = Collections.unmodifiableList(list);
このメソッドは、通常の可変リストを不変リストに変換します。基になるデータは元のリストを通じて変更できますが、不変リストに対する変更操作は `UnsupportedOperationException` 例外をスローします。
2. Guava の ImmutableList.of() メソッドを使用します。
ImmutableList<String> immutableList = ImmutableList.of("apple", "banana", "orange");
Guava ライブラリによって提供される `ImmutableList` クラスは、不変リストを作成するための簡単で便利な方法を提供します。このメソッドは、任意の数の要素をパラメータとして受け取り、不変の List コレクションを返します。
3. Java 9 の新しいList.of()メソッドを使用します。
List<String> immutableList = List.of("apple", "banana", "orange");
Java 9 では、不変の List コレクションを直接作成できるように `List.of()` メソッドが追加されました。Guava の `ImmutableList.of()` メソッドと同様に、任意の数の要素を引数として受け取り、不変のリストを返します。
これらのメソッドは不変の List コレクションを作成し、作成後にコレクションの内容を変更できないようにすることができます。不変リストを変更しようとすると、例外がスローされることに注意してください。したがって、使用する方法を選択するときは、状況と個人の好みに基づいて選択する必要があります。
2. マップの不変のコレクションを作成します。
Java では、マップの不変コレクションを作成する方法がいくつかあります。
1. Collections.unmodifiableMap() メソッドを使用します。
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("apple", 1);
map.put("banana", 2);
map.put("orange", 3);
Map<String, Integer> immutableMap = Collections.unmodifiableMap(map);
このメソッドは、通常の変更可能な Map を不変の Map に変換します。基になるデータは元のマップを通じて変更できますが、不変マップでの変更操作は `UnsupportedOperationException` 例外をスローします。
2. Guava の ImmutableMap.of() メソッドを使用します。
ImmutableMap<String, Integer> immutableMap = ImmutableMap.of("apple", 1, "banana", 2, "orange", 3);
Guava ライブラリによって提供される `ImmutableMap` クラスは、不変マップを作成するための簡単で便利な方法を提供します。このメソッドはキーと値のペアをパラメーターとして受け取り、不変の Map コレクションを返します。
3. Java 9 で新しく追加された Map.of() メソッドを使用します。
Map<String, Integer> immutableMap = Map.of("apple", 1, "banana", 2, "orange", 3);
Java 9 では、不変の Map コレクションを直接作成できるようにするために `Map.of()` メソッドが追加されました。Guava の `ImmutableMap.of()` メソッドと同様に、キーと値のペアをパラメータとして受け取り、不変の Map を返します。
これらのメソッドは不変の Map コレクションを作成し、作成後にコレクションの内容を変更できないようにすることができます。不変マップに対して変更操作を実行しようとすると、例外がスローされることに注意してください。したがって、使用する方法を選択するときは、状況と個人の好みに基づいて選択する必要があります。
アプリケーションシナリオ:
不変コレクションは多くのシナリオで広く使用されており、一般的なアプリケーション シナリオのいくつかを次に示します。
1. マルチスレッド環境:マルチスレッド環境では、不変コレクションはスレッドセーフです。複数のスレッドは、追加の同期メカニズムを必要とせずに、不変コレクションに同時にアクセスして読み取ることができます。これにより、同時実行パフォーマンスが向上し、スレッドの競合やデータの不整合の問題が軽減されます。
2. キャッシュ:キャッシュにおける不変コレクションの適用は非常に一般的です。たとえば、不変コレクションを使用してキャッシュされたデータを保存すると、キャッシュ内のデータの変更や同期の問題が回避されます。これにより、キャッシュのパフォーマンスと信頼性が向上します。
3. メソッドの戻り値:不変のコレクションをメソッドの戻り値として使用すると、メソッドの呼び出し元が返されたコレクションを変更できないようにすることができます。このアプローチにより、セキュリティと安定性が提供され、メソッド呼び出し中にデータが誤って変更されるのを防ぐことができます。
4. 構成情報:不変コレクションは、構成情報を保存するためによく使用されます。構成情報を不変コレクションに一度にロードすると、構成情報が誤って変更されることがなくなり、一貫性と信頼性が確保されます。
5. ハッシュ テーブルのキー:キーの一意性とハッシュ値の安定性を確保するために、不変コレクションをハッシュ テーブルのキーとして使用できます。不変コレクションの要素は不変であるため、ハッシュ テーブル内のキーは同じままであることが保証されます。
6. 関数型プログラミング:不変コレクションは関数型プログラミングにおける重要な概念です。関数型プログラミングでは、不変のデータ構造と純粋な関数の使用が推奨され、不変のコレクションによって副作用がなく、関数の合成と同時実行がサポートされます。
不変コレクションは上記のシナリオでは便利ですが、すべての状況に適しているわけではないことに注意してください。コレクションを頻繁に変更および更新する必要がある一部のシナリオでは、可変コレクションの方が適切な場合があります。したがって、特定のアプリケーション要件とパフォーマンス要件に応じて、可変コレクションを使用するか不変コレクションを使用するかを選択する必要があります。
要約:
不変コレクションとは、作成後に変更できないコレクションを指し、次の特徴と利点があります。 1. データの安定性と一貫性により、偶発的な変更を回避します。2. スレッドセーフであり、追加の同期は必要ありません。3. ハッシュ演算と等価演算を最適化することで、クエリと取得を効率的に行うことでパフォーマンスを向上させることができます。4. キーとして安全に使用できるため、一貫性と安定性が向上します。5. コーディングとメンテナンスが簡素化され、防御的なコピーと同期操作の必要性が軽減されます。不変コレクションは、データの不変性とスレッドの安全性が必要なシナリオ向けの信頼性が高く、効率的で使いやすいデータ構造です。
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