Java面向对象系列[v1.0.0][Collections工具类]

Java提供了一个操作Set、List和Map等集合的工具类：Collections，该工具类提供了方法操作集合元素，还提供了将集合对象设置不可变、对集合对象实现同步控制等方法

排序操作

Collections提供用于对List集合元素进行排序的相关方法：

• void reverse(List list):反转指定List集合中元素的顺序
• void shuffle(List list):对List集合元素进行随机排序
• 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
• 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
• void swap(List list, int i, int j):将指定List集合中i处的元素和j处的元素进行交换
• 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，且该方法不改变集合长度

import java.util.*;
import static java.lang.System.*;
public class SortTest
{
	public static void main(String[] args)
	{
		var nums = new ArrayList();
		nums.add(2);
		nums.add(-5);
		nums.add(3);
		nums.add(0);
		// 输出:[2, -5, 3, 0]
		out.println(nums);
		// 将List集合元素的次序反转 
		Collections.reverse(nums); 
		// 输出:[0, 3, -5, 2]
		out.println(nums); 
		// 将List集合元素的按自然顺序排序
		Collections.sort(nums); 
		// 输出:[-5, 0, 2, 3]
		out.println(nums);
		// 将List集合元素的按随机顺序排序 
		Collections.shuffle(nums); 
		// 每次输出的次序不固定
		out.println(nums); 
	}
}

查找替换

Collections提供了用于查找替换集合元素的类方法：

• 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，要是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
• 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
• 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
• 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
• 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
• 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
• int frequency(Collection c, Object o):返回指定集合中指定元素的出现次数
• 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
• 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List，则返回-1
• 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

import java.util.*;
import static java.lang.System.*;

public class SearchTest
{
	public static void main(String[] args)
	{
		var nums = new ArrayList();
		nums.add(2);
		nums.add(-5);
		nums.add(3);
		nums.add(0);
		// 输出:[2, -5, 3, 0]
		out.println(nums); 
		// 输出最大元素，将输出3
		out.println(Collections.max(nums)); 
		// 输出最小元素，将输出-5
		out.println(Collections.min(nums)); 
		// 将nums中的0使用1来代替
		Collections.replaceAll(nums, 0, 1); 
		// 输出:[2, -5, 3, 1]
		out.println(nums);
		// 判断-5在List集合中出现的次数，返回1
		out.println(Collections.frequency(nums, -5));
		// 对nums集合排序
		Collections.sort(nums); 
		// 输出:[-5, 1, 2, 3]
		out.println(nums); 
		//只有排序后的List集合才可用二分法查询，输出3
		out.println(Collections.binarySearch(nums, 3));
	}
}

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
Java常用的集合框架中的实现类HashSet、TreeSet、ArrayList、ArrarDeque、LinkedList、HashMap和TreeMap都是线程不安全的，多线程访问的时候，超过一个线程试图修改其中的内容就会存在线程不安全问题

import java.util.*;
import static java.lang.System.*;

public class SynchronizedTest
{
	public static void main(String[] args)
	{
		// 下面程序创建了四个线程安全的集合对象
		var c = Collections.synchronizedCollection(new ArrayList());
		var list = Collections.synchronizedList(new ArrayList());
		var s = Collections.synchronizedSet(new HashSet());
		var m = Collections.synchronizedMap(new HashMap());
	}
}

不可变集合

Collections提供了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，此处的集合可以是List、SortedSet、Set、Map、SortedMap等
• 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，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，Set、SortedSet、Map、SortedMap等
  这三类方法的参数是原集合的对象，返回值是该集合的只读版本;不可变意味着程序不能向集合中添加元素也不能删除元素

import java.util.*;
import static java.lang.System.*;

public class UnmodifiableTest
{
	public static void main(String[] args)
	{
		// 创建一个空的、不可改变的List对象
		var unmodifiableList = Collections.emptyList();
		// 创建一个只有一个元素，且不可改变的Set对象
		var unmodifiableSet = Collections.singleton("SpringBoot实战");
		// 创建一个普通Map对象
		var scores = new HashMap();
		scores.put("语文", 80);
		scores.put("Java", 82);
		// 返回普通Map对象对应的不可变版本
		var unmodifiableMap = Collections.unmodifiableMap(scores);
		// 下面任意一行代码都将引发UnsupportedOperationException异常
		unmodifiableList.add("测试元素");   
		unmodifiableSet.add("测试元素");    
		unmodifiableMap.put("语文", 90);   
	}
}

Java9之后可以直接调用Set、List、Map的of()方法创建包含N个元素的不可变集合

import java.util.*;
import java static java.lang.System.*;

public class Java9Collection
{
	public static void main(String[] args)
	{
		// 创建包含4个元素的Set集合
		var set = Set.of("Java", "Kotlin", "Go", "Swift");
		out.println(set);
		// 不可变集合，下面代码导致运行时错误
		// set.add("Ruby");
		// 创建包含4个元素的List集合
		var list = List.of(34, -25, 67, 231);
		out.println(list);
		// 不可变集合，下面代码导致运行时错误
		// list.remove(1);
		// 创建包含3组key-value对的Map集合
		var map = Map.of("语文", 89, "数学", 82, "英语", 92);
		out.println(map);
		// 不可变集合，下面代码导致运行时错误
		// map.remove("语文");
		// 使用Map.entry()方法显式构建key-value对
		var map2 = Map.ofEntries(Map.entry("语文", 89),
			Map.entry("数学", 82),
			Map.entry("英语", 92));
		out.println(map2);
	}
}

Enumeration接口

它是Iterator迭代器的古老版本，JDK1.0延续至今，只有两个方法

• boolean hasMoreElements():如果此迭代器还有剩下元素则返回true
• Object nextElement():返回该迭代器的下一个元素，如果没有下一个元素则抛异常

---

Vector、Stack、HashTable、BitSet都是JDK1.0遗留下来的Enumeration可用于遍历这些古董集合类，而对于ArrayList、HashMap等集合类不再支持Enumeration

import java.util.*;
import static java.lang.System.*;

public class EnumerationTest
{
	public static void main(String[] args)
	{
		var v = new Vector();
		v.add("疯狂Java讲义");
		v.add("轻量级Java EE企业应用实战");
		var scores = new Hashtable();
		scores.put("语文", 78);
		scores.put("数学", 88);
		Enumeration em = v.elements();
		while (em.hasMoreElements())
		{
			out.println(em.nextElement());
		}
		Enumeration keyEm = scores.keys();
		while (keyEm.hasMoreElements())
		{
			Object key = keyEm.nextElement();
			out.println(key + "--->" + scores.get(key));
		}
	}
}