集合框架大管家
Collections 是 JDK 提供的一個(gè)工具類，位于 java.util 包下，提供了一系列的靜態(tài)方法，方便我們對(duì)集合進(jìn)行各種騷操作，算是集合框架的一個(gè)大管家。
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https://github.com/itwanger/toBeBetterJavaer
還記得我們前面講過的 Arrays 工具類嗎？可以回去溫習(xí)下。
Collections 的用法很簡(jiǎn)單，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參數(shù)就能知道這個(gè)方法是干嘛的。
為了節(jié)省大家的學(xué)習(xí)時(shí)間，我將這些方法做了一些分類，并列舉了一些簡(jiǎn)單的例子。
01、排序操作
reverse(List list)：反轉(zhuǎn)順序shuffle(List list)：洗牌，將順序打亂sort(List list)：自然升序sort(List list, Comparator c)：按照自定義的比較器排序swap(List list, int i, int j)：將 i 和 j 位置的元素交換位置
來看例子：
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("原始順序："?+?list);
//?反轉(zhuǎn)
Collections.reverse(list);
System.out.println("反轉(zhuǎn)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);
//?交換
Collections.swap(list,?2,4);
System.out.println("交換后："?+?list);
輸出后：
原始順序：[沉默王二, 沉默王三, 沉默王四, 沉默王五, 沉默王六]
反轉(zhuǎn)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]
交換后：[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 已經(jīng)排序過了max(Collection coll)：返回最大元素max(Collection coll, Comparator comp)：根據(jù)自定義比較器，返回最大元素min(Collection coll)：返回最小元素min(Collection coll, Comparator comp)：根據(jù)自定義比較器，返回最小元素fill(List list, Object obj)：使用指定對(duì)象填充frequency(Collection c, Object o)：返回指定對(duì)象出現(xiàn)的次數(shù)
來看例子：
System.out.println("最大元素："?+?Collections.max(list));
System.out.println("最小元素："?+?Collections.min(list));
System.out.println("出現(xiàn)的次數(shù)："?+?Collections.frequency(list,?"沉默王二"));
//?沒有排序直接調(diào)用二分查找，結(jié)果是不確定的
System.out.println("排序前的二分查找結(jié)果："?+?Collections.binarySearch(list,?"沉默王二"));
Collections.sort(list);
//?排序后，查找結(jié)果和預(yù)期一致
System.out.println("排序后的二分查找結(jié)果："?+?Collections.binarySearch(list,?"沉默王二"));
Collections.fill(list,?"沉默王八");
System.out.println("填充后的結(jié)果："?+?list);
輸出后：
原始順序：[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
出現(xiàn)的次數(shù)：1
排序前的二分查找結(jié)果：0
排序后的二分查找結(jié)果：1
填充后的結(jié)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 是線程不安全的，這個(gè)我們前面講到了。那其實(shí) ArrayList 也是線程不安全的，沒法在多線程環(huán)境下使用，那 Collections 工具類中提供了多個(gè) synchronizedXxx 方法，這些方法會(huì)返回一個(gè)同步的對(duì)象，從而解決多線程中訪問集合時(shí)的安全問題。
使用起來也非常的簡(jiǎn)單：
SynchronizedList?synchronizedList?=?Collections.synchronizedList(list);
看一眼 SynchronizedList 的源碼就明白了，不過是在方法里面使用 synchronized 關(guān)鍵字加了一層鎖而已。
static?class?SynchronizedList<E>
????extends?SynchronizedCollection<E>
????implements?List<E>?{
????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);}
????}
}
那這樣的話，其實(shí)效率和那些直接在方法上加 synchronized 關(guān)鍵字的 Vector、Hashtable 差不多（JDK 1.0 時(shí)期就有了），而這些集合類基本上已經(jīng)廢棄了，幾乎不怎么用。
public?class?Vector<E>
????extends?AbstractList<E>
????implements?List<E>,?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;
????}
}
正確的做法是使用并發(fā)包下的 CopyOnWriteArrayList、ConcurrentHashMap。這些我們放到并發(fā)編程時(shí)再講。
04、不可變集合
emptyXxx()：制造一個(gè)空的不可變集合singletonXxx()：制造一個(gè)只有一個(gè)元素的不可變集合unmodifiableXxx()：為指定集合制作一個(gè)不可變集合
舉個(gè)例子：
List?emptyList?=?Collections.emptyList();
emptyList.add("非空");
System.out.println(emptyList);
這段代碼在執(zhí)行的時(shí)候就拋出錯(cuò)誤了。
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)
這是因?yàn)?Collections.emptyList() 會(huì)返回一個(gè) Collections 的內(nèi)部類 EmptyList，而 EmptyList 并沒有重寫父類 AbstractList 的 add(int index, E element) 方法，所以執(zhí)行的時(shí)候就拋出了不支持該操作的 UnsupportedOperationException 了。
這是從分析 add 方法源碼得出的原因。除此之外，emptyList 方法是 final 的，返回的 EMPTY_LIST 也是 final 的，種種跡象表明 emptyList 返回的就是不可變對(duì)象，沒法進(jìn)行增傷改查。
public?static?final??List?emptyList()? {
????return?(List)?EMPTY_LIST;
}
public?static?final?List?EMPTY_LIST?=?new?EmptyList<>();
05、其他
還有兩個(gè)方法比較常用：
addAll(Collection c, T... elements)，往集合中添加元素disjoint(Collection c1, Collection c2)，判斷兩個(gè)集合是否沒有交集
舉個(gè)例子：
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("是否沒有交集："?+?(Collections.disjoint(list,?allList)???"是"?:?"否"));
輸出后：
原始順序：[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]
是否沒有交集：否
整體上，Collections 工具類作為集合框架的大管家，提供了一些非常便利的方法供我們調(diào)用，也非常容易掌握，沒什么難點(diǎn)，看看方法的注釋就能大致明白干嘛的。
不過，工具就放在那里，用是一回事，為什么要這么用就是另外一回事了。能不能提高自己的編碼水平，很大程度上取決于你到底有沒有去鉆一鉆源碼，看這些設(shè)計(jì) JDK 的大師們是如何寫代碼的，學(xué)會(huì)一招半式，在工作當(dāng)中還是能很快脫穎而出的。
恐怕 JDK 的設(shè)計(jì)者是這個(gè)世界上最好的老師了，文檔寫得不能再詳細(xì)了，代碼寫得不能再優(yōu)雅了，基本上都達(dá)到了性能上的極致。
可能有人會(huì)說，工具類沒什么鳥用，不過是調(diào)用下方法而已，但這就大錯(cuò)特錯(cuò)了：如果要你來寫，你能寫出來 Collections 這樣一個(gè)工具類嗎？
這才是高手要思考的一個(gè)問題。
這是《Java 程序員進(jìn)階之路》專欄的第 64 篇。Java 程序員進(jìn)階之路，風(fēng)趣幽默、通俗易懂，對(duì) Java 初學(xué)者極度友好和舒適??，內(nèi)容包括但不限于 Java 語法、Java 集合框架、Java IO、Java 并發(fā)編程、Java 虛擬機(jī)等核心知識(shí)點(diǎn)。
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