hemiao3000

# 元组：javatuples

# 1. 问题

有时你会有类似如下的需求：

  1. 逻辑上，方法需要返回两个甚至更多的值（通常它们的类型并不一致，因此无法使用数组）。形如：

    return "tom", 18; // 有些语言支持这种语法，但是 Java 并没有这个语法特性。

  2. 有时，你需要向方法传入类似于多个学生的姓名和年龄：

    demo("tom", 19, "jerry", 18, ...) // 当然这里可以使用不定参/可变参语法，但是可读性并不是很好，不直观。

对于上述的情况，你可以采用这样的解决办法：

  1. 将多个数据封装到一个 Map 中，或者定义一个类（例如 Student），将数据封装到对象中：

    map.put("name", "tom");
map.put("age", 18);
return map;

// 或

return new Student("name", 18);

  2. 对于第二个问题，可以使用数组

    names[0] = "tom";
ages[0] = 19;

names[1] = "jerry";
ages[1] = 18;

demo(names, ages);

不过，在使用上述方案实现相关需求后，你可能会有如下想法：

  1. 使用 Map 或自定义类有点『杀鸡用牛刀』的感觉；
  2. 使用两个数组的时候，将一个人的两个信息分开存放，感觉又有点怪怪的。

# 2. tuples

数据结构领域中有一个较少提及的数据结构：『元组』（tuple） 。有些语言中，天生就有 tuple 类型的变量，但是 Java 中没有（其实，常见的编程语言中，大多数都没有）。

tuple 结构可以和数组做对比：

  • 相同点在于：tuple 和数组一样，作为容器，其中可以存放多个值。并且，它和数组一样有下标索引的概念。
  • 不同点在于：tuple 不强求其中的各个数据的类型必须一致。

当然，我们可以自己实现 tuple 数据结果（相较于 List、Set 它其实简单很多）。不过，很显然有现成的：javatuples (opens new window)

<dependency>
    <groupId>org.javatuples</groupId>
    <artifactId>javatuples</artifactId>
    <version>1.2</version>
</dependency>

由于 tuple 数据结构的功能/作用实在是比较简单（有时可能项目中就有程序员自己随手就实现了它），所以这个库，在 2011 年就 “彻底” 完成了所有功能，不再升级更新了。因此，最后一个版本就是 1.2 。

# 2.1 The tuple classes

该工具库提供了以下不同容量的 tuple 类：

类 容量
Unit<A> 1 element
Pair<A,B> 2 elements
Triplet<A,B,C> 3 elements
Quartet<A,B,C,D> 4 elements
Quintet<A,B,C,D,E> 5 elements
Sextet<A,B,C,D,E,F> 6 elements
Septet<A,B,C,D,E,F,G> 7 elements
Octet<A,B,C,D,E,F,G,H> 8 elements
Ennead<A,B,C,D,E,F,G,H,I> 9 elements
Decade<A,B,C,D,E,F,G,H,I,J> 10 elements

提示

我也是很服气作者能为每一种容量的 tuple 类都单独起了个名字！

由于上述 tuple 类并没有什么语义，所以，作者额外地为两个常见的情况提供了单独的 tuple 类。

  • KeyValue<A,B>
  • LabelValue<A,B>

实际上，它们俩就是 Pair 的别名。

# 2.2 Creating tuples

所有类型的 tuple 都可以通过 new 来创建：

Pair<Integer, Integer> pair = new Pair<>(10, 20);

Triplet<String, Integer, Date> triplet = new Triplet<>("hello", 10, new Date());

...

于此同时，tuple 还提供了静态方法 .with() 来创建各种 ruple 类的实例：

Pair<Integer, Integer> pair = Pair.with(10, 20);

Triplet<String, Integer, Date> triplet = Triplet.with("hello", 10, new Date());

# 2.3 Getting/Setting values

tuple 数据结构在概念上是下标索引的，但是你不能想当然地对其使用下标运算符 [] 。

从一个 tuple 容器中取值，有两种方式：

  1. 通过 .getValueN() 方法：

    System.out.println( pair.getValue0() );
System.out.println( pair.getValue1() );

System.out.println( triplet.getValue0() );
System.out.println( triplet.getValue1() );
System.out.println( triplet.getValue2() );

  2. 通过 .getValue(index) 方法：

    System.out.println( pair.getValue(0) );
System.out.println( pair.getValue(1) );

System.out.println( triplet.getValue(0) );
System.out.println( triplet.getValue(1) );
System.out.println( triplet.getValue(2) );

    不过 .getValue(index) 方法取出来的值统一都是 Object 类型，后续使用时需要做类型转换。

优先考虑使用 .getValueN() 方法 。

另外，大家都能猜到，既然有 get 方法，这里也自然有 set 方法：

pair.setAt0(xxx);
pair.setAt1(xxx);

triplet.setAt0(xxx);
triplet.setAt1(xxx);
triplet.setAt2(xxx);

KeyValue and LabelValue 这两种『额外』的 tuple 类型中，它们的 getting/setting 方法是叫：getKey() / getValue() 和 getLabel() / getValue() 。

# 2.4 Adding or removing elements

当你向一个 Pair 对象中添加元素时，你将获得一个 Triplet 对象；当你从一个 Triplet 对象中移除一个元素时，你将获得一个 Pair 对象。

也就是说，任何一种 tuple 类的容量是不可改变的。

Pair<Integer, Integer> pair = Pair.with(10, 20);

Triplet<Integer, Integer, Integer> triplet = pair.add(30);

System.out.println( triplet );  // 10, 20, 30

调用 .add() 方法时，添加的元素将被添加到末尾。

另外，tuple 还提供 .addAtN() 方法。将要添加的元素添加到指定位置，而原位置（及后续内容）依次后移。

triplet = pair.addAt1(30);

System.out.println( triplet );  // 10, 30, 20

从 tuple 中移除元素使用 .removeFromN() 方法。

pair = triplet.removeFrom0();

# 2.5 Converting to/from collections or arrays

任何一种 tuple 都可以转换成 List 或数组：

Object[] array = triplet.toArray();
List<Object> list = triplet.toList();

反向的操作有：

String[] array = ...
...
Quartet<String,String,String,String> quartet = Quartet.fromArray(array);

这里需要注意的是，由于 Array 和 List 是要求其中元素类型是一致的。所以，从 tuple 转成数组和 List 时，会失去元素的具体类型，从而得到一个 Object 的数组和 List 。如果这样处理，那么就失去了 tuple 的使用价值。

同样，对于一个一致的某种类型的数组和 List，转换成 tuple 时，其元素类型必然也都是一样的，这样也就没有必要去使用 tuple 了，为什么不直接使用这个数组和 List 呢。

# 2.6 Iterating

由于所有类型的 tuple 都是『可循环』对象，所以可以直接用便捷 for 循环对其进行遍历：

for (Object value : triplet) {
    ...
}

不过，这里失去了每个元素的具体类型，只能将它们统一当作 Object 来看待。

# Checking contents

tuple 提供了方法用来判断 tuple 中是否包含某个/某些对象：

if (quartet.contains(value)) {
    ...
}

if (quartet.containsAll(valueCollection)) {
    ...
}

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