Collections trong Java và cách sử dụng Collection Frameworks trong Java

Collection Framework trong Java là một trong những phần cơ bản của ngôn ngữ lập trình Java. Hầu hết các ngôn ngữ lập trình chủ yếu sử dụng Collection và hỗ trợ nhiều loại Collections khác nhau như List, Set, Queue, Stack,… Hôm nay trong bài viết này chúng ta sẽ cùng nhau tìm hiểu về Collections trong Java và cách sử dụng Collection Frameworks trong Java.

Collection trong Java là gì?

Collection trong Java là một nhóm các mục riêng lẻ trong một đơn vị duy nhất. Collection giống như các thùng chứa hợp nhất nhiều mục thành một đơn vị duy nhất. Hai giao diện gốc chính của các lớp collection Java là giao diện Collection (java.util.Collection) và giao diện Map (java.util.Map).

Frameworks trong Java

Collection Frameworks trong Java là một kiến ​​trúc thống nhất đại diện cho một tập hợp các giao diện và lớp. Nó giúp lưu trữ và xử lý dữ liệu một cách hiệu quả. Framework này có một số lớp hữu ích có một số chức năng hữu ích giúp cho công việc của lập trình viên trở nên dễ dàng. Collection Frameworks đại diện và thao tác các Collection trong Java theo cách chuẩn.

Nhu cầu sử dụng collection trong Java

Trước Java 1.2, Java cung cấp một số lớp đặc biệt như Properties, Stack, Hash Tables, Dictionary,...  để lưu trữ và thao tác một nhóm đối tượng. Các lớp này hữu ích nhưng thiếu giao diện trung tâm hoặc chủ đề thống nhất. 

Framework đáp ứng một số mục tiêu như:

• Nó làm tăng hiệu quả của collection cơ bản như mảng động, cây, danh sách được liên kết và bảng băm, v.v.
• Để các loại bộ sưu tập khác nhau hoạt động theo cách giống hệt nhau cùng với mức độ tương thích cao hơn.
• Dễ dàng mở rộng và / hoặc điều chỉnh một bộ sưu tập.
• Loại bỏ nhu cầu viết mã để thực hiện các cấu trúc dữ liệu và thuật toán theo cách thủ công.
• Làm cho mã của chúng tôi hiệu quả hơn nhiều vì Collection Frameworks được tối ưu hóa cao.
• Làm cho dữ liệu của chúng ta là duy nhất, chúng ta có thể sử dụng giao diện Set do Khung Bộ sưu tập cung cấp.
• Chúng ta có thể sử dụng giao diện Map để lưu trữ dữ liệu theo các cặp khóa / giá trị.
• Kích hoạt chức năng của mảng có thể thay đổi kích thước, chúng ta có thể sử dụng lớp ArrayList.

Thành phần của Collection Framework trong Java

Giao diện của Collection Framework trong Java

Java Collection Framework bao gồm các giao diện là các kiểu dữ liệu trừu tượng đại diện cho các tập hợp. Với Interfaces, chúng ta có thể điều khiển các tập hợp bất kể chi tiết của biểu diễn của chúng. Tất cả các giao diện của khung tập hợp nằm trong gói java.util .

Trong ngôn ngữ hướng đối tượng, các giao diện thường biểu diễn một hệ thống phân cấp. Giao diện gốc hoặc cấp cao nhất của Collection Framework là java.util.Collection. Nó chứa một số phương thức quan trọng như add (), size (), remove (), clear (), iterator () mà mọi lớp Collection phải thực hiện.

Một số giao diện quan trọng khác là java.util.List, java.util.Queue, java.util.Set và java.util.Map. Giao diện duy nhất không kế thừa giao diện Collection là giao diện Map nhưng nó là một phần của Collection Framework.

 Tổng quan về một số giao diện trong Collection Framework 

Triển khai Framework Java Collections 

Framework Java Collections cung cấp các lớp triển khai cho các bộ sưu tập là các triển khai cụ thể của các giao diện bộ sưu tập. Tóm lại, các lớp này là các cấu trúc dữ liệu có thể tái sử dụng. Chúng ta có thể sử dụng chúng nhiều lần để tạo các kiểu tập hợp khác nhau trong mã Java. Một số lớp quan trọng của framework Collection  là ArrayList, LinkedList, HashMap, TreeMap, HashSet, TreeSet.

Các lớp này là quá đủ để giải quyết hầu hết các yêu cầu của chúng ta trong lập trình, nhưng nếu chúng ta vẫn cần một số lớp thu thập đặc biệt mà chúng ta có thể mở rộng để tạo các lớp thu thập tùy chỉnh của mình.

Các thuật toán Framework Java Collections 

Thuật toán đề cập đến các phương pháp thực hiện các hoạt động tính toán hữu ích, chẳng hạn như tìm kiếm, sắp xếp và xáo trộn trên các đối tượng triển khai giao diện thu thập. Các thuật toán là đa hình: nghĩa là chúng ta có thể sử dụng cùng một phương pháp trên một số cách triển khai khác nhau của giao diện collection Java thích hợp. Chúng tôi định nghĩa các thuật toán này là các phương thức tĩnh trong lớp Collections.

Hệ thống phân cấp của Framework Collection trong Java

Chúng ta đã biết rằng Framework Collection trong Java

 chứa các giao diện và các lớp thực thi. Bây giờ, chúng ta hãy xem phân cấp của khung Framework Collection trong Java

Trong sơ đồ trên, các ô màu xanh lá cây đại diện cho các giao diện khác nhau và các hộp màu cam đại diện cho các lớp. Dòng in đậm biểu thị rằng một giao diện mở rộng một giao diện khác trong khi một đường đứt nét biểu thị rằng một lớp thực hiện một giao diện.

Ưu điểm của Java Collection Framework

Sau đây là một số lợi thế của việc sử dụng các Framework Collection trong Java

1. API nhất quán: Java Collection Framework cung cấp một API nhất quán có sự sắp xếp thiết yếu của các giao diện như Collection, List, Set, List, Queue hoặc Map. Mỗi lớp, ví dụ, ArrayList, LinkedList, Vector, v.v., triển khai các giao diện này có một số chiến lược sắp xếp bình thường.
2. Giảm sự mệt mỏi khi lập trình: Sử dụng Collection Framework , một nhà phát triển phần mềm có thể tập trung vào việc sử dụng chương trình tốt nhất hơn là tập trung vào một phác thảo của Collection.
3. Tăng chất lượng và tốc độ chương trình: Collection giúp tăng tốc độ và chất lượng thực thi bằng cách sử dụng tốt nhất các cấu trúc và tính toán thông tin có giá trị.

Kết luận: Collection Framework trong Java là một yếu tố bất kỳ lập trình viên nào cũng cần hiểu rõ. Hy vọng các thông tin trên hữu ích với bạn tới trong quá trình làm việc với Java. Tìm hiểu thêm về Java và các ngôn ngữ lập trình khác qua các khóa học lập trình tại Viện công nghệ thông tin T3H.