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集合的生産力工具類：Collections，我直呼好家夥。。

Collections 是 JDK 提供的一個工具類，位于 java.util 包下，提供了一系列的靜态方法，友善我們對集合進行各種騷操作，算是集合架構的一個大管家。

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https://github.com/itwanger/toBeBetterJavaer

還記得我們前面講過的 Arrays 工具類嗎？可以回去溫習下。

Collections 的用法很簡單，在 Intellij IDEA 中敲完 Collections. 之後就可以看到它提供的方法了，大緻看一下方法名和參數就能知道這個方法是幹嘛的。

集合的生産力工具類：Collections，我直呼好家夥。。
為了節省大家的學習時間，我将這些方法做了一些分類，并列舉了一些簡單的例子。

01、排序操作

reverse(List list)：反轉順序

shuffle(List list)：洗牌，将順序打亂

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)：将 i 和 j 位置的元素交換位置

來看例子：

List<String> 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
Collections.reverse(list);
System.out.println("反轉後：" + list);
// 洗牌
Collections.shuffle(list);
System.out.println("洗牌後：" + list);
// 自然升序
Collections.sort(list);
System.out.println("自然升序後：" + list);
// 交換
Collections.swap(list, 2,4);
System.out.println("交換後：" + list);

輸出後：

原始順序：[沉默王二, 沉默王三, 沉默王四, 沉默王五, 沉默王六]

反轉後：[沉默王六, 沉默王五, 沉默王四, 沉默王三, 沉默王二]

洗牌後：[沉默王五, 沉默王二, 沉默王六, 沉默王三, 沉默王四]

自然升序後：[沉默王三, 沉默王二, 沉默王五, 沉默王六, 沉默王四]

交換後：[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 已經排序過了

max(Collection coll)：傳回最大元素

max(Collection coll, Comparator comp)：根據自定義比較器，傳回最大元素

min(Collection coll)：傳回最小元素

min(Collection coll, Comparator comp)：根據自定義比較器，傳回最小元素

fill(List list, Object obj)：使用指定對象填充

frequency(Collection c, Object o)：傳回指定對象出現的次數

System.out.println("最大元素：" + Collections.max(list));
System.out.println("最小元素：" + Collections.min(list));
System.out.println("出現的次數：" + Collections.frequency(list, "沉默王二"));
// 沒有排序直接調用二分查找，結果是不确定的
System.out.println("排序前的二分查找結果：" + Collections.binarySearch(list, "沉默王二"));
Collections.sort(list);
// 排序後，查找結果和預期一緻
System.out.println("排序後的二分查找結果：" + Collections.binarySearch(list, "沉默王二"));
Collections.fill(list, "沉默王八");
System.out.println("填充後的結果：" + list);

最大元素：沉默王四

最小元素：沉默王三

出現的次數：1

排序前的二分查找結果：0

排序後的二分查找結果：1

填充後的結果：[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，這個我們前面講到了。那其實 ArrayList 也是線程不安全的，沒法在多線程環境下使用，那 Collections 工具類中提供了多個 synchronizedXxx 方法，這些方法會傳回一個同步的對象，進而解決多線程中通路集合時的安全問題。

集合的生産力工具類：Collections，我直呼好家夥。。

使用起來也非常的簡單：

SynchronizedList synchronizedList = Collections.synchronizedList(list);

看一眼 SynchronizedList 的源碼就明白了，不過是在方法裡面使用 synchronized 關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<E> list;
    SynchronizedList(List<E> 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，其實效率和那些直接在方法上加 synchronized 關鍵字的 Vector、Hashtable 差不多（JDK 1.0 時期就有了），而這些集合類基本上已經廢棄了，幾乎不怎麼用。

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;
    }
}

正确的做法是使用并發包下的 CopyOnWriteArrayList、ConcurrentHashMap。這些我們放到并發程式設計時再講。

04、不可變集合

emptyXxx()：制造一個空的不可變集合

singletonXxx()：制造一個隻有一個元素的不可變集合

unmodifiableXxx()：為指定集合制作一個不可變集合

舉個例子：

List emptyList = Collections.emptyList();

emptyList.add("非空");

System.out.println(emptyList);

這段代碼在執行的時候就抛出錯誤了。

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)

這是因為 Collections.emptyList() 會傳回一個 Collections 的内部類 EmptyList，而 EmptyList 并沒有重寫父類 AbstractList 的 add(int index, E element) 方法，是以執行的時候就抛出了不支援該操作的 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，傳回的 EMPTY_LIST 也是 final 的，種種迹象表明 emptyList 傳回的就是不可變對象，沒法進行增傷改查。

public static final <T> List<T> emptyList() {

   return (List<T>) EMPTY_LIST;

}

public static final List EMPTY_LIST = new EmptyList<>();

05、其他

還有兩個方法比較常用：

addAll(Collection<? super T> c, T... elements)，往集合中添加元素

disjoint(Collection<?> c1, Collection<?> c2)，判斷兩個集合是否沒有交集

List<String> allList = new ArrayList<>();

Collections.addAll(allList, "沉默王九","沉默王十","沉默王二");

System.out.println("addAll 後：" + allList);

System.out.println("是否沒有交集：" + (Collections.disjoint(list, allList) ? "是" : "否"));

addAll 後：[沉默王九, 沉默王十, 沉默王二]

是否沒有交集：否

整體上，Collections 工具類作為集合架構的大管家，提供了一些非常便利的方法供我們調用，也非常容易掌握，沒什麼難點，看看方法的注釋就能大緻明白幹嘛的。

不過，工具就放在那裡，用是一回事，為什麼要這麼用就是另外一回事了。能不能提高自己的編碼水準，很大程度上取決于你到底有沒有去鑽一鑽源碼，看這些設計 JDK 的大師們是如何寫代碼的，學會一招半式，在工作當中還是能很快脫穎而出的。

恐怕 JDK 的設計者是這個世界上最好的老師了，文檔寫得不能再詳細了，代碼寫得不能再優雅了，基本上都達到了性能上的極緻。

可能有人會說，工具類沒什麼鳥用，不過是調用下方法而已，但這就大錯特錯了：如果要你來寫，你能寫出來 Collections 這樣一個工具類嗎？

這才是高手要思考的一個問題。

這是《Java 程式員進階之路》專欄的第 64 篇。Java 程式員進階之路，風趣幽默、通俗易懂，對 Java 初學者極度友好和舒适😘，内容包括但不限于 Java 文法、Java 集合架構、Java IO、Java 并發程式設計、Java 虛拟機等核心知識點。

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