java Collections类介绍

Java 的 java.util.Collections 类提供了一组静态方法，用于操作或返回集合（如列表、集合和映射）。Collections 类是一个实用工具类，旨在为集合提供便捷的算法和操作。以下是对 Collections 类及其常用方法的介绍。

常用方法总结

• 排序：sort(List<T> list)、sort(List<T> list, Comparator<? super T> c)
• 查找：binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key)、binarySearch(List<? extends T> list, T key, Comparator<? super T> c)
• 反转：reverse(List<?> list)
• 旋转：rotate(List<?> list, int distance)
• 填充：fill(List<? super T> list, T obj)
• 复制：copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src)
• 最小和最大：min(Collection<? extends T> coll)、max(Collection<? extends T> coll)
• 同步集合：synchronizedList(List<T> list)、synchronizedSet(Set<T> s)、synchronizedMap(Map<K, V> m)
• 不可变集合：unmodifiableList(List<? extends T> list)、unmodifiableSet(Set<? extends T> s)、unmodifiableMap(Map<? extends K, ? extends V> m)

排序

• sort(List<T> list)：对列表进行升序排序，列表中的元素必须实现 Comparable 接口。

List<Integer> numbers = Arrays.asList(5, 3, 1, 4, 2);
Collections.sort(numbers); // 排序后，numbers为 [1, 2, 3, 4, 5]

• sort(List<T> list, Comparator<? super T> c)：根据指定的比较器对列表进行排序。

List<String> names = Arrays.asList("Charlie", "Alice", "Bob");

// 根据字符串长度排序
Collections.sort(names, (s1, s2) -> s1.length() - s2.length()); 

注：Collections.sort(names, (s1, s2) -> s1.length() - s2.length()) 中 (s1, s2) -> s1.length() - s2.length() 这是一个 Lambda 表达式，用于实现 Comparator 接口的 compare 方法。

查找

• binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key)：使用二分搜索法在列表中查找元素，返回索引。列表必须是已排序的。

List<Integer> sortedNumbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
int index = Collections.binarySearch(sortedNumbers, 3); // 返回索引 2

• binarySearch(List<? extends T> list, T key, Comparator<? super T> c)：使用二分搜索法在指定比较器的列表中查找元素。

List<String> sortedNames = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie");
int index = Collections.binarySearch(sortedNames, "Bob", String::compareTo); // 返回索引 1

最大和最小值

• max(Collection<? extends T> coll)：返回集合中的最大元素。

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
int max = Collections.max(numbers); // 返回 5

• min(Collection<? extends T> coll)：返回集合中的最小元素。

int min = Collections.min(numbers); // 返回 1

逆序

• reverse(List<?> list)：将列表中的元素反转。

List<Integer> numbers = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
Collections.reverse(numbers); // 反转后，numbers为 [5, 4, 3, 2, 1]

随机化

• shuffle(List<?> list)：对列表进行随机打乱。

Collections.shuffle(numbers); // numbers的元素顺序将被随机打乱

填充

• fill(List<? super T> list, T obj)：用指定元素替换列表中的所有元素。

List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("a", "b", "c"));
Collections.fill(list, "z"); // list 现在是 ["z", "z", "z"]

拷贝

• copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src)：将源列表中的所有元素复制到目标列表中。

List<String> dest = Arrays.asList(new String[3]);
List<String> src = Arrays.asList("a", "b", "c");
Collections.copy(dest, src); // dest 现在是 ["a", "b", "c"]

不可变集合

• unmodifiableList(List<? extends T> list)：返回一个不可修改的视图。

List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "c");
List<String> unmodifiableList = Collections.unmodifiableList(list);
// unmodifiableList.add("d"); // 会抛出 UnsupportedOperationException

同步集合

• synchronizedList(List<T> list)：返回一个线程安全的列表。

List<String> list = new ArrayList<>();
List<String> syncList = Collections.synchronizedList(list);

示例总结

以下是一个综合示例，展示了 Collections 类的一些常用方法：

import java.util.*;

public class CollectionsExample {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(5, 3, 1, 4, 2));

        // 排序
        Collections.sort(numbers);
        System.out.println("排序后: " + numbers);

        // 反转
        Collections.reverse(numbers);
        System.out.println("反转后: " + numbers);

        // 随机打乱
        Collections.shuffle(numbers);
        System.out.println("随机打乱后: " + numbers);

        // 查找最大和最小值
        int max = Collections.max(numbers);
        int min = Collections.min(numbers);
        System.out.println("最大值: " + max + ", 最小值: " + min);

        // 二分搜索
        Collections.sort(numbers);
        int index = Collections.binarySearch(numbers, 3);
        System.out.println("元素 3 的索引: " + index);

        // 同步集合
        List<String> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
        syncList.add("a");
        syncList.add("b");
        System.out.println("同步集合: " + syncList);
    }
}

通过使用 Collections 类提供的这些方法，可以方便地对集合进行各种操作，提高代码的可读性和维护性。

参考：

Collections (Java SE 17 & JDK 17)