Java21中的新特性之一便是引入了Sequenced Collections（顺序集合）。这一特性通过JEP 431引入，旨在提供一种有序的、线程安全的集合实现，以满足在多线程环境下处理大量数据的需求。
背景与动机
要介绍顺序集合，就首先要说明一下出现顺序（encounter order）。出现顺序指的是在遍历一个集合时，集合中元素的出现顺序。
有些集合类型，有确定的出现顺序，比如List。不管遍历多少次这样的集合，其中元素的出现顺序始终是固定。
有些集合类型，并没有确定的出现顺序，比如HashSet。如果多次遍历这样的集合，其中元素的出现顺序是不固定的。
在顺序集合出现之前，Java并没有一个统一的接口来描述具有确定出现顺序的集合。比如Set接口虽然没有确定的出现顺序，但是它的子类型LinkedHashSet和SortedSet是有的。
另外一个问题是，对于有固定出现顺序的集合，并没有定义统一的与顺序相关的操作。与顺序集合的处理相关的方法，散落在Java 集合类库的不同地方。这些方法并没有统一的声明，使用起来也不方便。
Sequenced Collections的定义与特性
Sequenced Collections是一种新的集合类型，它提供了一个统一的接口来表示具有定义好的出现顺序的集合。每个Sequenced Collection都有一个明确定义的第一个元素、第二个元素，依此类推，直到最后一个元素。它还提供了一套统一的API来访问集合的第一个和最后一个元素，并以相同的顺序处理集合中的元素。
具体来说，Sequenced Collections具有以下特性：
- 有序性：每个Sequenced Collection都保持元素插入的顺序。
- 线程安全性：Sequenced Collections提供了线程安全的集合实现，可以在多线程环境下安全地访问和修改集合中的数据。这是通过一种称为“Sequenced Locks”的特殊锁机制实现的，它允许多个线程同时读取集合中的数据，但只允许一个线程进行写操作。
- 可扩展性：Sequenced Collections的设计考虑了可扩展性，可以处理大量数据的并发访问。
主要接口与方法
Java 21为Sequenced Collections引入了三个主要的接口：
- SequencedCollection：这是表示具有定义好的出现顺序的集合的基础接口。它继承了Collection接口，并添加了一系列与顺序相关的方法，如reversed()、addFirst(E)、addLast(E)、getFirst()、getLast()和removeFirst()等。
- SequencedSet：这是Set接口的扩展，表示有序且不包含重复元素的集合。它继承了Set和SequencedCollection接口，并提供了reversed()方法以返回一个反转顺序的SequencedSet。
- SequencedMap<K,V>：这是Map接口的扩展，表示条目具有定义好的遍历顺序的映射。它继承了Map接口，并添加了一系列与顺序相关的方法，如reversed()、sequencedKeySet()、sequencedValues()、sequencedEntrySet()、putFirst(K, V)、putLast(K, V)、firstEntry()、lastEntry()、pollFirstEntry()和pollLastEntry()等。
顺序集合的使用
以下是一个使用Sequenced Collections的简单示例：
package com.morris.java21;
import java.util.LinkedHashMap;
import java.util.SequencedMap;
/**
* 顺序集合的使用
*/
public class SequencedCollectionsDemo {
public static void main(String[] args) {
SequencedMap<Integer, String> map = new LinkedHashMap<>();
// 添加元素
map.put(1, "Apple");
map.put(2, "Banana");
map.put(3, "Orange");
// 获取元素
String fruit = map.get(2);
System.out.println(fruit); // 输出: Banana
// 遍历元素
map.forEach((key, value) -> System.out.println(key + ": " + value));
// 输出:
// 1: Apple
// 2: Banana
// 3: Orange
}
}在这个示例中，我们使用了SequencedHashMap来创建一个有序的集合，并展示了如何添加、获取和遍历集合中的元素。
Sequenced Collections的引入对Java集合框架产生了深远的影响。首先，它提供了一个统一的接口来表示具有定义好的出现顺序的集合，使得在API中表达某些有用概念变得更加容易。其次，它提供了一套统一的与顺序相关的操作集，使得不同类型的集合在处理顺序相关操作时方式更加一致。最后，它提供了线程安全的集合实现，满足了在多线程环境下处理大量数据的需求。
