Java工具类Collections

1.* Collections介绍

Java提供了一个操作Set、List和Map等集合的工具类：Collections，该工具类里提供了大量方法对集合元素进行排序、查询和修改等操作，还提供了将集合对象设置为不可变、对集合对象实现同步控制等方法。

1.*.& 排序操作

Collections提供了如下几个方法用于对List集合元素进行排序：

• static void reverse(List list)：反转指定List集合中元素的顺序。
• static void shuffle(List list)：对List集合元素进行随机排序（shuffle方法模拟了“洗牌”动作）。
• static void sort(List list)：根据元素的自然顺序对指定List集合的元素按升序进行排序。
• static void sort(List list, Comparator c)：根据指定Comparator产生的顺序对List集合元素进行排序。
• static void swap(List list, int i, int j)：将指定List集合中的i处元素和j处元素进行交换。
• static void rotate(List list, int distance)：当distance为正数时，将list集合的后distance个元素“整体”移到前面；当distance为负数时，将list集合的前distance个元素“整体”移到后面。该方法不会改变集合的长度。

下面程序简单示范了利用Collections工具类来操作List集合：

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上面代码示范了Collections类常用的排序操作。

1.*.& 查找和替换操作

Collections还提供了如下用于查找、替换集合元素的常用方法：

• static int binarySearch(List list, Object key)：使用二分搜索法搜索指定的List集合，以获得指定对象在List集合中的索引。如果要使该方法可以正常工作，则必须保证List中的元素已经处于有序状态。
• static Object max(Collection coll)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最大元素。
• static Object max(Collection coll, Comparator comp)：根据Comparator指定的顺序，返回给定集合中的最大元素。
• static Object min(Collection coll)：根据元素的自然顺序，返回给定集合中的最小元素。
• static Object min(Collection coll, Comparator comp)：根据Comparator指定的顺序，返回给定集合中的最小元素。
• static void fill(List list, Object obj)：使用指定元素obj替换指定List集合中的所有元素。
• static int frequency(Collection c, Object o)：返回指定集合中指定元素的出现次数。
• static int indexOfSubList(List source, List target)：返回子List对象在父List对象中第一次出现的位置索引；如果父List中没有出现这样的子List，则返回−1。
• static int lastIndexOfSubList(List source, List target)：返回子List对象在父List对象中最后一次出现的位置索引；如果父List中没有出现这样的子List，则返回−1。
• static boolean replaceAll(List list, Object oldVal, Object newVal)：使用一个新值newVal替换List对象的所有旧值oldVal。

下面程序简单示范了Collections工具类的用法：

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1.*.& 同步控制

Collections类中提供了多个synchronizedXxx()方法，该方法可以将指定集合包装成线程同步的集合，从而可以解决多线程并发访问集合时的线程安全问题。

正如前面所介绍的，Java中常用的集合框架中的实现类HashSet、TreeSet、ArrayList、ArrayDeque、LinkedList、HashMap和TreeMap都是线程不安全的。如果有多个线程访问它们，而且有超过一个的线程试图修改它们，则可能出现错误。Collections提供了多个静态方法可以把它们包装成线程同步的集合。

下面的示例程序创建了4个同步的集合对象：

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在上面示例程序中，直接将新创建的集合对象传给了Collections的synchronizedXxx方法，这样就可以直接获取List、Set和Map的线程安全实现版本。

1.*.& 设置不可变集合

Collections提供了如下三类方法来返回一个不可变的集合：

• emptyXxx()：返回一个空的、不可变的集合对象，此处的集合既可以是List，也可以是Set，还可以是Map。
• singletonXxx()：返回一个只包含指定对象（只有一个或一项元素）的、不可变的集合对象，此处的集合既可以是List，也可以是Set，还可以是Map。
• unmodifiableXxx()：返回指定集合对象的不可变视图，此处的集合既可以是List，也可以是Set，还可以是Map。
  上面三类方法的参数是原有的集合对象，返回值是该集合的“只读”版本。通过Collections提供的三类方法，可以生成“只读”的Collection或Map。

看下面程序：

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上面程序的代码分别定义了一个空的、不可变的List对象，一个只包含一个元素的、不可变的Set对象和一个不可变的Map对象。不可变的集合对象只能访问集合元素，不可修改集合元素。所以上面程序中[1][2][3]处的代码都将引发UnsupportedOperationException异常。