--- category: - Java核心 tag: - Java --- # Java集合框架：Collections工具类 Collections 是 JDK 提供的一个工具类，位于 java.util 包下，提供了一系列的静态方法，方便我们对集合进行各种骚操作，算是集合框架的一个大管家。 还记得我们前面讲过的 [Arrays 工具类](https://mp.weixin.qq.com/s/9dYmKXEErZbyPJ_GxwWYug)吗？可以回去温习下。 Collections 的用法很简单，在 Intellij IDEA 中敲完 `Collections.` 之后就可以看到它提供的方法了，大致看一下方法名和参数就能知道这个方法是干嘛的。 ![](http://cdn.tobebetterjavaer.com/tobebetterjavaer/images/common-tool/collections-01.png) 为了节省大家的学习时间，我将这些方法做了一些分类，并列举了一些简单的例子。 ### 01、排序操作 - `reverse(List list)`：反转顺序 - `shuffle(List list)`：洗牌，将顺序打乱 - `sort(List list)`：自然升序 - `sort(List list, Comparator c)`：按照自定义的比较器排序 - `swap(List list, int i, int j)`：将 i 和 j 位置的元素交换位置 来看例子： ```java List list = new ArrayList<>(); list.add("沉默王二"); list.add("沉默王三"); list.add("沉默王四"); list.add("沉默王五"); list.add("沉默王六"); System.out.println("原始顺序：" + list); // 反转 Collections.reverse(list); System.out.println("反转后：" + list); // 洗牌 Collections.shuffle(list); System.out.println("洗牌后：" + list); // 自然升序 Collections.sort(list); System.out.println("自然升序后：" + list); // 交换 Collections.swap(list, 2,4); System.out.println("交换后：" + list); ``` 输出后： ``` 原始顺序：[沉默王二, 沉默王三, 沉默王四, 沉默王五, 沉默王六] 反转后：[沉默王六, 沉默王五, 沉默王四, 沉默王三, 沉默王二] 洗牌后：[沉默王五, 沉默王二, 沉默王六, 沉默王三, 沉默王四] 自然升序后：[沉默王三, 沉默王二, 沉默王五, 沉默王六, 沉默王四] 交换后：[沉默王三, 沉默王二, 沉默王四, 沉默王六, 沉默王五] ``` ### 02、查找操作 - `binarySearch(List list, Object key)`：二分查找法，前提是 List 已经排序过了 - `max(Collection coll)`：返回最大元素 - `max(Collection coll, Comparator comp)`：根据自定义比较器，返回最大元素 - `min(Collection coll)`：返回最小元素 - `min(Collection coll, Comparator comp)`：根据自定义比较器，返回最小元素 - `fill(List list, Object obj)`：使用指定对象填充 - `frequency(Collection c, Object o)`：返回指定对象出现的次数 来看例子： ```java System.out.println("最大元素：" + Collections.max(list)); System.out.println("最小元素：" + Collections.min(list)); System.out.println("出现的次数：" + Collections.frequency(list, "沉默王二")); // 没有排序直接调用二分查找，结果是不确定的 System.out.println("排序前的二分查找结果：" + Collections.binarySearch(list, "沉默王二")); Collections.sort(list); // 排序后，查找结果和预期一致 System.out.println("排序后的二分查找结果：" + Collections.binarySearch(list, "沉默王二")); Collections.fill(list, "沉默王八"); System.out.println("填充后的结果：" + list); ``` 输出后： ``` 原始顺序：[沉默王二, 沉默王三, 沉默王四, 沉默王五, 沉默王六] 最大元素：沉默王四 最小元素：沉默王三 出现的次数：1 排序前的二分查找结果：0 排序后的二分查找结果：1 填充后的结果：[沉默王八, 沉默王八, 沉默王八, 沉默王八, 沉默王八] ``` ### 03、同步控制 [HashMap 是线程不安全](https://mp.weixin.qq.com/s/qk_neCdzM3aB6pVWVTHhNw)的，这个我们前面讲到了。那其实 ArrayList 也是线程不安全的，没法在多线程环境下使用，那 Collections 工具类中提供了多个 synchronizedXxx 方法，这些方法会返回一个同步的对象，从而解决多线程中访问集合时的安全问题。 ![](http://cdn.tobebetterjavaer.com/tobebetterjavaer/images/common-tool/collections-02.png) 使用起来也非常的简单： ```java SynchronizedList synchronizedList = Collections.synchronizedList(list); ``` 看一眼 SynchronizedList 的源码就明白了，不过是在方法里面使用 synchronized 关键字加了一层锁而已。 ```java static class SynchronizedList extends SynchronizedCollection implements List { private static final long serialVersionUID = -7754090372962971524L; final List list; SynchronizedList(List list) { super(list); this.list = list; } public E get(int index) { synchronized (mutex) {return list.get(index);} } public void add(int index, E element) { synchronized (mutex) {list.add(index, element);} } public E remove(int index) { synchronized (mutex) {return list.remove(index);} } } ``` 那这样的话，其实效率和那些直接在方法上加 synchronized 关键字的 Vector、Hashtable 差不多（JDK 1.0 时期就有了），而这些集合类基本上已经废弃了，几乎不怎么用。 ```java public class Vector extends AbstractList implements List, RandomAccess, Cloneable, java.io.Serializable { public synchronized E get(int index) { if (index >= elementCount) throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index); return elementData(index); } public synchronized E remove(int index) { modCount++; if (index >= elementCount) throw new ArrayIndexOutOfBoundsException(index); E oldValue = elementData(index); int numMoved = elementCount - index - 1; if (numMoved > 0) System.arraycopy(elementData, index+1, elementData, index, numMoved); elementData[--elementCount] = null; // Let gc do its work return oldValue; } } ``` 正确的做法是使用并发包下的 CopyOnWriteArrayList、ConcurrentHashMap。这些我们放到并发编程时再讲。 ### 04、不可变集合 - `emptyXxx()`：制造一个空的不可变集合 - `singletonXxx()`：制造一个只有一个元素的不可变集合 - `unmodifiableXxx()`：为指定集合制作一个不可变集合 举个例子： ```java List emptyList = Collections.emptyList(); emptyList.add("非空"); System.out.println(emptyList); ``` 这段代码在执行的时候就抛出错误了。 ``` Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:148) at java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:108) at com.itwanger.s64.Demo.main(Demo.java:61) ``` 这是因为 `Collections.emptyList()` 会返回一个 Collections 的内部类 EmptyList，而 EmptyList 并没有重写父类 AbstractList 的 `add(int index, E element)` 方法，所以执行的时候就抛出了不支持该操作的 UnsupportedOperationException 了。 这是从分析 add 方法源码得出的原因。除此之外，emptyList 方法是 final 的，返回的 EMPTY_LIST 也是 final 的，种种迹象表明 emptyList 返回的就是不可变对象，没法进行增伤改查。 ```java public static final List emptyList() { return (List) EMPTY_LIST; } public static final List EMPTY_LIST = new EmptyList<>(); ``` ### 05、其他 还有两个方法比较常用： - `addAll(Collection c, T... elements)`，往集合中添加元素 - `disjoint(Collection c1, Collection c2)`，判断两个集合是否没有交集 举个例子： ```java List allList = new ArrayList<>(); Collections.addAll(allList, "沉默王九","沉默王十","沉默王二"); System.out.println("addAll 后：" + allList); System.out.println("是否没有交集：" + (Collections.disjoint(list, allList) ? "是" : "否")); ``` 输出后： ``` 原始顺序：[沉默王二, 沉默王三, 沉默王四, 沉默王五, 沉默王六] addAll 后：[沉默王九, 沉默王十, 沉默王二] 是否没有交集：否 ``` 整体上，Collections 工具类作为集合框架的大管家，提供了一些非常便利的方法供我们调用，也非常容易掌握，没什么难点，看看方法的注释就能大致明白干嘛的。 不过，工具就放在那里，用是一回事，为什么要这么用就是另外一回事了。能不能提高自己的编码水平，很大程度上取决于你到底有没有去钻一钻源码，看这些设计 JDK 的大师们是如何写代码的，学会一招半式，在工作当中还是能很快脱颖而出的。 恐怕 JDK 的设计者是这个世界上最好的老师了，文档写得不能再详细了，代码写得不能再优雅了，基本上都达到了性能上的极致。 可能有人会说，工具类没什么鸟用，不过是调用下方法而已，但这就大错特错了：如果要你来写，你能写出来 Collections 这样一个工具类吗？ 这才是高手要思考的一个问题。 ![](http://cdn.tobebetterjavaer.com/tobebetterjavaer/images/xingbiaogongzhonghao.png)