Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 1 z 43 Kontejnery a datovody
Obsah Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 2 z 43 1. Standardní knihovna kolekcí 2. Datovody 3. KONEC
1. Standardní knihovna kolekcí Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 3 z 43 Obsah 1.1 Co jsou to kontejnery 1.2 Pole 1.2.1 Deklarace a inicializace 1.2.2 Použití 1.2.3 Pole jako konstanta, vícerozměrná pole 1.2.4 Pole jako objekt 1.2.5 Proměnný počet parametrů 1.3 Kolekce 1.3.1 Přidání a odebrání prvků 1.3.2 Zjišťování obsahu a velikosti, iterace 1.3.3 Převody na pole a datovody 1.4 Množiny 1.5 Seznamy 1.5.1 Práce s prvky na dané pozici 1.5.2 Práce s celým seznamem 1.6 Fronty a dvojité fronty 1.7 Mapy (slovníky) 1.7.1 Práce s jednotlivými prvky 1/2 1.7.2 Práce s jednotlivými prvky 2/2 1.7.3 Práce s celou mapou 1.8 Diagram tříd klíčové podmnožiny kolekcí Javy
1.1 Co jsou to kontejnery Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 4 z 43 Kontejner = objekt sloužící k uložení jiných objektů Na rozdíl od běžného života může být objekt uložen v několika kontejnerech Kontejnery dělíme na: Statické narodí se s kapacitou, která jim zůstane až do smrti Přepravka Pole Dynamické mohou svůj objem přizpůsobovat okamžitým potřebám Množina Seznam Fronta Strom Mapa (slovník) I dynamické kontejnery lze definovat jako neměnné, které pak již počet ani hodnoty uchovávaných prvků nemění
1.2 Pole Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 5 z 43 Pole jsou statické kontejnery, které mají přímou podporu v instrukčním souboru současných mikroprocesorů Jejich výhodou je maximální možná efektivita, jejich nevýhodou je, že nevyhovují některým zásadám moderního programování V současnosti se proto od jejich používání ve vyšších hladinách architektury postupně upouští a používají se spíše v implementačním suterénu S nadsázkou bychom mohli říci, že se dává přednost objektům, které vystupují jako dekorátor vybavující obalené pole potřebnými dodatečnými vlastnostmi a schopnostmi
1.2.1 Deklarace a inicializace Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 6 z 43 Při vytváření pole definujeme, kolik prvků se do něj vejde, a během jeho života již tato hodnota nejde změnit Typ pole se deklaruje tak, že se za typ prvků napíší hranaté závorky V definici se v těchto závorkách uvádí počet prvků Pole inicializované jen svým rozměrem má všechny prvky vynulované int[] polepěticelýchčísel = new int[5]; String[] poletřísetstringů = new String[300]; Při inicializaci hodnot pole uvádíme hodnoty ve složených závorkách Při inicializaci hodnotami se neuvádí počet prvků, překladač si jej odvodí int[] maláprvočísla = {1, 3, 5, 7}; String[] ročníobdobí = {"Jaro", "Léto", "Podzim", "Zima"}; IShape[] trio = {new Rectangle(), new Ellipse(), new Triangle()};
Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 7 z 43 1.2.2 Použití Pole mají veřejný statický atribut length, v němž je uložena jejich délka int malýchprvočísel = maláprvočísla.length; //Uloží se hodnota 4 Nepotřebujeme-li vytvářet proměnnou, ale chceme pole hned použít, lze sloučit způsoby deklarace z minulé stránky public static void main(string[] args) { /* Tělo metody */ } @Test public void testmain() { main(new String[] {"První", "Druhý", "Třetí"}); } K hodnotám polí přistupujeme tak, že napíšeme název proměnné s odkazem na dané pole a za něj uvedeme v hranatých závorkách index prvku, přičemž prvky v poli jsou indexovány od nuly String léto = ročníobdobí[1]; int poslednímaléprvočíslo = maláprvočísla[maláprvočísla.length 1];
1.2.3 Pole jako konstanta, vícerozměrná pole Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 8 z 43 Je-li pole deklarováno jako konstanta, nesmíme vyměnit pole, avšak prvky pole se měnit mohou U polí nelze zakázat změnu jejich prvků proto se také nyní doporučuje používat místo polí seznamy final int[] meze = {1, 9}; meze[0] = 0; //Nultý prvek pole má nyní hodnotu 0 meze = new int[] {1, 10}; //Syntaktická chyba, hodnotu "meze" nelze měnit Prvkem pole může být hodnota libovolného typu včetně jiného pole v deklaraci typu pole se pak objeví několik párů závorek Počet závorek označuje tzv. rozměr pole Pro jednorozměrná pole se občas používá termín vektor int [][] dvojrozměrné; String[][][] trojrozměrné;
1.2.4 Pole jako objekt Pole jsou standardní objekty Javy, přímí potomci třídy Object Pole nedefinují žádné vlastní metody; ve svém portfoliu mají pouze metody zděděné od třídy Object Metody pro práci s poli jsou proto definovány v jiných, většinou knihovních třídách především ve třídě java.util.arrays Třída java.util.arrays obsahuje metody pro: Vyhledávání prvků pole, jejich seřazení, inicializace prvků zadanou hodnotou Porovnání celých polí a vytvoření jejich kopie (celých či jejich části) Vytvoření textového podpisu Vytvoření datovodu čerpajícího prvky z daného pole Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 9 z 43
1.2.5 Proměnný počet parametrů Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 10 z 43 Má-li nějaká metoda definován proměnný počet parametrů, předá se jí pole, jehož délka odpovídá počtu předaných parametrů Byla-li metoda volána bez parametrů, má pole délku 0, nicméně i s takovým polem se v programu občas setkáte Definice metody public static void main(string[] args) je a současně není stejná jako definice public static void main(string... args) Uvnitř těla metody na zvolené signatuře nezáleží, v obou případech pracujeme stejně Je li v programu definována metoda jedním z těchto způsobů, není již možno definovat její přetíženou verzi druhým způsobem překladač to považuje za syntaktickou chybu Na druhou stranu zvolím-li v rodiči jeden ze způsobů, je nutné jej dodržet i v potomku
1.3 Kolekce Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 11 z 43 Kontejnery, které mohou obecně měnit počet svých prvků, další požadavky se na ně nakladou Všechny kolekce instancemi tříd implementujících interfejs java.util.collection<e>, kde E je typ prvků ukládaných do kolekce Místo obecných kolekcí se většinou používají instance některého z jejích potomků tohoto interfejsu, protože díky upřesňujícím znalostem o daném potomku můžeme optimalizovat práci s jeho instancemi Interface Collection<E> je však přesto třeba znát, protože všichni jeho potomci používají metody, které od něj zdědili Kontrakt některých z deklarovaných metod připouští implementaci vyhazující UnsupportedOperationException
Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 12 z 43 1.3.1 Přidání a odebrání prvků boolean add(e e) Přidá do kolekce zadaný prvek boolean addall(collection<? extends E> c) Přidá do kolekce všechny prvky zadané kolekce void clear() Vyprázdni kolekci boolean remove(object o) Odstraní zadaný objekt z kolekce a vrátí informaci, zda se kolekce změnila boolean removeall(collection<?> c) Odstraní z kolekce všechny prvky ze zadané kolekce; vrátí informaci, zda se tím změnila boolean retainall(collection<?> c) Ponechá v kolekci pouze prvky ze zadané kolekce; vrátí, zda se tím změnila default boolean removeif(predicate<? super E> filter) Vyjme z kolekce prvky, které odpovídají zadanému predikátu
Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 13 z 43 1.3.2 Zjišťování obsahu a velikosti, iterace boolean contains(object o) Zjistí, zda kolekce obsahuje zadaný prvek boolean containsall(collection<?> c) Zjistí, zda kolekce obsahuje všechny prvky ze zadané kolekce boolean isempty() Zjistí, zda je kolekce prázdná int size() Vrátí počet prvků v kolekci default void foreach(consumer<? super T> action) S každým prvkem kolekce provede zadanou akci Iterator<E> iterator() Vrátí externí iterátor, který postupně zpřístupní prvky uložené v kolekci a umožní tak externímu programu s nimi něco provést. Znalost iterátorů je potřebná především pro analýzu starších programů současné programování dává před iterátory přednost datovodům, ale objevují se stále situace, kdy je iterátor výhodnější
Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 14 z 43 1.3.3 Převody na pole a datovody Object[] toarray() Vrátí pole s prvky kolekce Object[] toarray(object[] a) Vrátí pole prvků zadaného typu s prvky kolekce; vejdou-li se do pole v parametru, vrátí toto pole, nevejdou-li se, vytvoří nové default Stream<E> stream() Vrátí datovod, který použije danou kolekci jako svůj zdroj dat default Stream<E> parallelstream() Vrátí paralelní datovod, který použije danou kolekci jako svůj zdroj dat
1.4 Množiny Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 15 z 43 Množina je kolekce, která připustí pouze jeden výskyt prvku v kolekci Při pokusu o druhé přidání téhož prvku se nestane nic, jenom přidávací metoda oznámí, že se množina nezměnila Množiny jsou definovány jako instance interfejsu java.util.set<e>, který je potomkem interfejsu Collection<E> Implementace množin v Javě vyžaduje: Ukládají-li se hodnotové objekty, musí být neměnné Ukládané objekty musí mít metody equals(object) a hashcode() definovány tak, aby dodržovaly vzájemný kontrakt Množina obecně neřeší pořadí prvků, ale existují i takové, kterým vysvětlíte, jak se pozná, který prvek je větší, a ony je při procházení dodávají seřazené dle velikosti
1.5 Seznamy Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 16 z 43 Seznam je kolekce prvků, u nichž je známé jejich pořadí Na rozdíl od množin není pořadí obecně závislé na nějakém pravidle, ale objekt, který žádá seznam o přidání prvku, může ovlivnit, kam se tento prvek v seznamu zařadí Oproti kolekci přidává metody, které pracují s pozicemi uložených prvků
Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 17 z 43 1.5.1 Práce s prvky na dané pozici E get(int index) Vrátí prvek umístěný na zadané pozici (indexuje se od nuly) int indexof(object o) Vrátí index prvního výskytu zadaného prvku nebo -1 int lastindexof(object o) Vrátí index posledního výskytu zadaného prvku nebo -1 void add(int index, E element) Přidá zadaný prvek na zadanou pozici void addall(int index, Collection<? extends E> c) Na zadanou pozici a za ní přidá všechny prvky za zadané kolekce E remove(int index) Odebere prvek na zadané pozici, indexy jeho následovníků se sníží o 1 default void replaceall(unaryoperator<e> operator) Nahradí všechny prvky hodnotou získanou aplikací zadaného operátoru na daný prvek
Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 18 z 43 1.5.2 Práce s celým seznamem ListIterator<E> listiterator() Vrátí iterátor, který rozšiřuje možnosti standardního iterátoru o funkce využívající znalosti pozice a sousedů aktuálního prvku List<E> sublist(int fromindex, int toindex) Vrátí seznam obsahující prvky v zadaném rozsahu indexů. Tento podseznam je pouze pohledem na původní seznam, takže všechny změny v původním seznamu se projeví i v onom pohledu default void sort(comparator<? super E> c) Seřadí prvky v seznamu podle pravidel zadaných v zadaném komparátoru
1.6 Fronty a dvojité fronty Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 19 z 43 Fronty byly dodatečně dodány do knihovny hlavně kvůli možnosti definovat fronty procesů čekajících na nějaký prostředek Fronta je sice ve skutečnosti seznam, ale předpokládá se, že se bude pracovat pouze s prvky na některém jejím konci na jednom konci budou přicházet čekající na druhém konci se budou odebírat obsluhovaní Dvojitá fronta (Dequeue) umožňuje, aby objekty mohly přicházet k oběma koncům a aby je také bylo možno obsluhovat na obou koncích fronty Dvojitá fronta se uplatní např. při realizaci zásobníku, u nějž se přidává i odebírá na stejném konci
1.7 Mapy (slovníky) Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 20 z 43 Mapy (slovníky) jsou kolekce (přesněji množiny) uspořádaných dvojic [klíč; hodnota] říkáme, že mapují klíč na hodnotu Mapy jsou definovány jako instance interfejsu java.util.map<k,v>, kde K označuje typ klíče (Key) a V typ jemu přiřazené hodnoty (Value) Každý klíč se smí v mapě vyskytnout pouze jednou, nicméně několika klíčům může být přiřazena shodná hodnota Dvojice uložené v mapě jsou instancemi interního interfejsu java.util.map.entry<k,v> Mapy jsem sice označil jako množiny uspořádaných dvojic, ale neřadíme je mezi kolekce, jsou to samostatné datové typy
Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 21 z 43 1.7.1 Práce s jednotlivými prvky 1/2 boolean containskey(object key) Zjistí, zda mapa obsahuje hodnotu sdruženou se zadaným klíčem boolean containsvalue(object value) Zjistí, jestli existuje nějaký klíč, s nímž je sdružena zadaná hodnota V get(object key) Vrátí hodnotu sdruženou se zadaným klíčem default V getordefault(object key, V defaultvalue) Vrátí hodnotu sdruženou se zadaným klíčem, a pokud takový klíč v mapě není, vrátí zadanou implicitní hodnotu V put(k key, V value) Vloží do mapy zadanou dvojici [klíč; hodnota]. Pokud zadaný klíč již nějakou hodnotu přiřazenu měl, nahradí ji zadanou hodnotou a původní hodnotu vrátí. void putall(map<? extends K,? extends V> m) Vloží do mapy všechny dvojice z mapy zadané jako parametr
Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 22 z 43 1.7.2 Práce s jednotlivými prvky 2/2 default V putifabsent(k key, V value) Neměl-li zadaný klíč ještě přiřazenu nenullovou hodnotu, přiřadí mu zadanou V remove(object key) Odebere dvojici se zadaným klíčem z mapy default boolean remove(object key, Object value) Je-li zadaný klíč mapován na zadanou hodnotu, odebere dvojici z mapy default V replace(k key, V value) Je-li již zadaný klíč mapován na nenullovou hodnotu, přiřadí mu hodnotu zadanou v parametru default boolean replace(k key, V oldvalue, V newvalue) Je-li již zadaný klíč mapován na hodnotu zadanou v parametru oldvalue, sdruží s ním hodnotu zadanou v parametru newvalue
Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 23 z 43 1.7.3 Práce s celou mapou void clear() Vyčistí mapu = odebere z ní všechny uložené dvojice boolean isempty() Zjistí, jestli je mapa prázdná int size() Vrátí počet dvojic uložených v mapě Set<Map.Entry<K,V>> entryset() Vrátí množinu všech dvojic uložených v mapě Set<K> keyset() Vrátí množinu klíčů v mapě (klíče jsou jedinečné mohou být v množině) Collection<V> values() Vrátí kolekci všech hodnot v mapě (hodnoty nemusí být jedinečné kolekce) default void foreach(biconsumer<? super K,? super V> action) Aplikuje zadanou akci na všechny dvojice v mapě
1.8 Diagram tříd klíčové podmnožiny kolekcí Javy Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 24 z 43
2. Datovody Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 25 z 43 Obsah 2.1 Seznámení 2.1.1 Motivace 2.1.2 Obecná charakteristika 2.1.3 Odchylky od kontejnerů 2.1.4 Změna používaných iterátorů 2.1.5 Analogie s výrobní linkou 2.1.6 Typy operací s daty v datovodu: 2.1.7 Vztah operací k datovodům 2.2 Operace s daty v datovodu 2.2.1 Ukázka 2.2.2 Filtrování obsahu datovodu 2.2.3 Řazení objektů v datovodu 2.2.4 Konverze prvků v datovodu 2.3 Možnosti získání datovodu 2.3.1 Tovární metody pro generování datovodů
2.1 Seznámení Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 26 z 43 V OOP jsou pod termínem stream (proud) chápány objekty zprostředkovávající přenos dat od zdroje k cíli Zdrojem či cílem může být soubor, datovod (pipe), oblast paměti, objekt, Ve standardní knihovně Javy jsou takto pojímané proudy definovány jako potomci abstraktních tříd InputStream, OutputStream, Reader a Writer Funkcionální programování tento termín používá pro potenciálně nekonečné seznamy, které data neuchovávají, ale pouze o nich ví. Program definuje, jaká data se do proudu zařadí, resp. jak datovod ona data získá Nezávisle na tom se definuje, co se těmito daty bude dělat Proudy jsou ve své přirozenosti funkcionální, takže nemění data umístěná v proudu každé dato je za života proudu navštíveno jen jednou Většina operací je implementována jako odložené (lazy) Pro odlišení budeme funkcionální proudy označovat jako datovody
2.1.1 Motivace Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 27 z 43 Klasický postup: Opakovaně prováděj: požádej kontejner o další uloženou instance, zjisti, jestli patří mezi ty, které je třeba zpracovat, pokud ano tak instanci požadovaným způsobem zpracuj Nevýhody: Zbytečně se opakuje podobný kód V programu zpracovává jedna položka po druhé Trend: posilovat deklarativní přístup k programování Snaha moci vysvětlit co se má dělat a nechat na knihovně jak to udělá Umožníme tím specialistům navrhujícím knihovny optimalizovat řešení např. pro intenzivní využití paralelismu
2.1.2 Obecná charakteristika Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 28 z 43 Knihovny kolekcí a polí jsou staré, široce používané, a proto je nelze zásadně modifikovat Snaha použít přístup funkcionálního programování, kde jsou datovody chápány jako univerzální posloupnosti postupně zpřístupňovaných dat Datovod je klíčová abstrakce pro zpracování skupin dat umožňující specifikovat, co se má s daty dělat, a abstrahovat od toho, jak se to bude dělat Většina metod datovodů čte data z datovodu, zpracuje je a předává dalšímu datovodu, který pro ten účel vytvořila Ukázka sečti váhy červených udělátek v kolekci widgets int sum = widgets.stream().filter(b -> b.getcolor() == RED).mapToInt(b -> b.getweight()).sum();
2.1.3 Odchylky od kontejnerů Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 29 z 43 Datovody předem neblokují žádnou paměť pro zpracovávaná data Data přitékají datovodem k požadované operaci, která předá výsledek dalšímu datovodu, jenž data dopraví k další operaci Datovody se nezajímají o to, zda je vstup dat konečný či nekonečný, prostě převezmou zdrojová data a dopraví je k požadované operaci Operace se většinou hned neprovádí, ale pouze naplánují Odložené operace lazy operations Naplánované operace počkají si, až k nim datovod zpracovávaný objekt dopraví, a pak se o tento objekt postarají Datovod může rozdělit práci mezi několik pracovišť Je-li následující pracoviště zahlcené, může rozdělit přepravované objekty mezi několik paralelně fungujících pracovišť (procesorů), čímž se celková doba zpracování všech objektů (vstupních dat) výrazně zkrátí
2.1.4 Změna používaných iterátorů Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 30 z 43 Při práci s klasickými poli a kolekcemi se používají především externí (sekvenční) iterátory Program požádá kontejner o iterátor, který pak v cyklu žádá o další instanci, s níž provede požadovanou operaci Při práci s datovody využíváme interní (dávkové) iterátory provádějící s iterovanými objekty operace definované lambda-výrazy Výhody: Z programu zmizí pomocný kód, který měl na starosti řízení iterací, (tj. popis jak to dělat) a zpřehlední se tak popis akcí, které budou popisovat, co se zpracovávanými objekty udělat Objeví-li se v budoucnu nějaké propracovanější techniky paralelizace prováděných činností, není třeba upravovat část programu řešící aplikační logiku, ale stačí pouze vylepšit knihovnu datovodů a tím se automaticky zefektivní zpracování programů, které tyto datovody využívají
Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 31 z 43 2.1.5 Analogie s výrobní linkou Na počátku je vstup V případě výrobního pásu je to sklad dílů, nebo nějak zabezpečený přísun vstupních surovin od dodavatele V případě datovodu to bude zdroj dat většinou nějaký zdrojový kontejner, zdrojem ale může být i generátor, který vytváří data na požádání Pracoviště Podél výrobního pásu jsou připravená pracoviště, na nichž zaškolení dělníci provádějí jednotlivé operace V případě datovodu nahradíme dělníky metodami (přesněji lambda výrazy), které s přišedším objektem provedou požadovanou operaci a vypustí jej do dalšího datovodu, kde pokračuje k dalšímu pracovišti Výsledky Na konci výrobního pásu vypadne hotový výrobek Na konci série operací s daty posílanými datovody obdržíme (doufejme ) požadovaný výsledek
2.1.6 Typy operací s daty v datovodu: Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 32 z 43 Filtrace Např. při procházení souborů na disku mne zajímají jen ty s danou příponou Mapování (konverze) Z přišedšího objektu mne zajímá jen hodnota jednoho atributu do výstupního datovodu odchází ona Řazení Pro další zpracování potřebuji mít data definovaným způsobem seřazena Souhrny (reduction, folding) Na přitékajících datech mne zajímá pouze nějaká souhrnná informace průměr, součet, Sdružování (mutable reduction) Zpracovaná data vkládám do nějakého kontejneru (kolekce, pole, )
2.1.7 Vztah operací k datovodům Vrácený datovod nemusí být shodný se vstupním Když má operace např. zjistit počet znaků v řetězci, je vstupním datovodem datovod textových řetězců (stringů) a výstupním datovodem datovod celých čísel V případě potřeby může mít výstupní datovod jinak uspořádaná data než datovod vstupní Operace nejsou nijak ovlivněny tím, zda je vstup dat konečný (klasický kontejner), nebo nekonečný Data prostě přitékají a co přiteče, to se zpracuje, a čeká se na další Operace nejsou svázány s konkrétním datovodem; program může postupně vytvářet různé datovody, na jejichž data pošle danou sadu operací Jednou může být zdrojem dat kolekce, jindy generátor apod. Operace pouze vědí, že data přijdou, ony je mají zpracovat a někam poslat Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 33 z 43
2.2 Operace s daty v datovodu Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 34 z 43 Průběžné (intermediate) Vytvoří si vlastní (výstupní) datovod Ze vstupního datovodu převezmou objekt, zpracují jej, a předají do svého výstupního datovodu Vracejí datovod, takže je lze jednoduše zřetězit Nevracejí datovod, jehož jsou instancí, ale svůj výstupní datovod => nelze obecně zavolat průběžnou metodu, aniž bychom si zapamatovali datovod, který nám vrátí a jehož metodu pak musíme v dalším kroku oslovit Koncové (terminal) Zakončují činnost datovodu a předávají výsledek okolnímu programu Výstupní hodnotou může být kolekce, objekt, ale také nic
Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 35 z 43 2.2.1 Ukázka /*************************************************************************** * Zabezpečí, aby každé světlo na zhaslo, bliklo a opět se rozsvítilo. * To, jestli budou světla pracovat postupně nebo všechna najednou, * záleží na typu datovodu. */ private void streamblink(stream<light> stream, String text) { //Akci, kterou budu chtít zadat vícekrát, si připravím a uložím Consumer<Light> pause = (o)->io.pause(500); //Zapamatuje si datovod vrácený poslední průběžnou operací stream = stream //Diktuji operace, které se budou v datovodu postupně provádět.peek(light::switchoff).peek(pause).peek(light::blink).peek(pause).peek(light::switchon); //Zatím se nic nedělo, dít se začne až při provádění terminální akce long count = stream.count(); IO.inform(text + "\n\nblikalo: " + count); } //Testy výše uvedené metody
Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 36 z 43 @Before public void setup() { lightxys = new Light( 0, 0, 100); lightxy = new Light(100, 50); lightxyc = new Light( 50, 100, NamedColor.RED); lightxysc = new Light(100, 100, 100, NamedColor.GREEN); lightsarr = new Light[] {lightxy, lightxyc, lightxys, lightxysc}; lightscol = Arrays.asList(lightsArr); } @Test public void testgroupblink() { Stream<Light> stream = Arrays.stream(lightsArr); //lightscol.stream(); streamblink(stream, "testgroupblink"); } @Test public void testgroupblinkparallel(){ Stream<Light> stream = lightscol.parallelstream(); //Arrays.stream(lightsArr).parallel(); streamblink(stream, "testgroupblinkparallel"); }
Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 37 z 43 Pokud bychom nechtěli ukázat, že akce se spouští až při zavolání koncové metody, mohli bychom použít test ve tvaru private void streamblinkfe(stream<light> stream) { //Akci, kterou budu chtít zadat vícekrát, si připravím a uložím Runnable pause = ()->IO.pause(500); //Zapamatuje si datovod vrácený poslední průběžnou operací stream.foreach((light x) -> { x.switchoff(); pause.run(); x.blink(); pause.run(); x.blink(); pause.run(); x.blink(); pause.run(); x.switchon(); }); } @Test public void testgroupblinkfe() { Stream<Light> stream = lights.stream(); streamblinkfe(stream); }
2.2.2 Filtrování obsahu datovodu Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 38 z 43 Obsah datovodu můžeme během práce filtrovat použitím metody Stream<T> filter(predicate<? super T> predicate) /************************************************************************** * Začlení světla do paralelního datovodu, odfiltruje ta, co nejsou žlutá, * a ta zbylá (tj. ta žlutá) nechá společně zablikat. */ @Test public void testyellowblink() { Stream<Light> stream = lightscol.parallelstream(); stream = stream.filter((light) -> light.getcolor().equals(namedcolor.yellow)); streamblink(stream, "testyellowblinkd"); }
2.2.3 Řazení objektů v datovodu Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 39 z 43 K zadání akce přeuspořádavající daný datovod slouží metody Stream<T> sorted() Stream<T> sorted(comparator<? super T> comparator) /************************************************************************** * Začlení světla do sériového datovodu, seřadí je v něm podle vodorovné * souřadnice a nechá je v tomto pořadí postupně zablikat. */ @Test public void testxsortedblink() { Stream<Light> stream = lights.stream(); stream = stream.sorted((first, second) -> first.getposition().x - second.getposition().x); streamblink(stream); }
Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 40 z 43 2.2.4 Konverze prvků v datovodu Prvek, který do datovodu nastoupil, doposud procházel jednotlivými zastávkami, dokud činnost datovodu neskončila Datovody však umožňují vyměnit cestou druh prvků, s nimiž pracují prostřednictvím některé z metod: <R> Stream<R> map(function<? super T,? extends R> mapper) DoubleStream maptodouble(todoublefunction<? super T> mapper) IntStream maptoint (ToIntFunction <? super T> mapper) LongStream maptolong (ToLongFunction <? super T> mapper) public static void createanddrive(ivehiclefactory vehiclefactory, String directions, Position... positions) { Arrays.stream(positions).parallel().map(vehicleFactory::newVehicle) //Převede pozice na vozidla.peek((vehicle) -> {CM.add(vehicle);}).forEach(goInDirections(directions)); }
2.3 Možnosti získání datovodu Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 41 z 43 Z kolekcí prostřednictvím metod stream() a parallelstream() Z polí prostřednictvím metody Arrays.stream(Object[]) Řádky souboru lze získat metodou BufferedReader.lines() Datovod souborů na zadané cestě (java.nio.file.path) lze získat metodami třídy java.nio.file.files Datovod náhodných čísel lze získat metodou Random.ints() Datovod položek v ZIP-souboru lze získat metodou JarFile.stream() Datovod částí sekvence znaků lze získat voláním statické metody Pattern.splitAsStream(java.lang.CharSequence) Datovod indexů nastavených položek lze získat voláním BitSet.stream()
2.3.1 Tovární metody pro generování datovodů Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 42 z 43 Třída Stream nabízí navíc metody, s jejichž pomocí lze definovat generátory datovodů zadaným způsobem vytvořených objektů static <T> Stream<T> of(t... values) Vytvoří datovod zadaných hodnot static <T> Stream<T> iterate(t seed, UnaryOperator<T> f) Vytvoří nekonečný seřazený datovod, jehož počáteční prvek je tvořen semenem seed a následující prvky jsou vytvářeny aplikací operátoru f na předchozí prvek static <T> Stream<T> generate(supplier<t> s) Vytvoří nekonečný datovod, jehož prvky jsou výsledkem volání s IntStream range(int, int) Třída IntStream umí vytvořit datovod celých čísel ze zadaného intervalu
3. KONEC Copyright Rudolf Pecinovský, Soubor: 11_Kontejnery a datovody.doc, verze 1.00.2413, uloženo st 10.12.2014 10:33 43 z 43 Zdroje: