Java.util.Collections类包的学习

1. 描述：
1.1 概述
java.util.Collections类包含很多有用的方法，可以使程序员的工作变得更加容易，但是这些方法通常都没有被充分地利用。Javadoc给出Collections类最完整的描述：“这一个类包含可以操作或返回集合的专用静态类。
” 1.2 所含方法
Iterator, ArrayList, Elements, Buffer, Map,Collections

列子：

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代码:

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Collections;
import java.util.Comparator;
import java.util.List;

public class CollectionsSort {
public CollectionsSort() {

}

public static void main(String[] args) {
double array[] = {111, 111, 23, 456, 231 };
List list = new ArrayList();
List li = new ArrayList();
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
list.add(new Double(array[i]));
//list.add(""+array[i]);
}
double arr[] = {111};
for(int j=0;j<arr.length;j++){
li.add(new Double(arr[j]));
}
}

2. 具体操作
1) 排序(Sort)
使用sort方法可以根据元素的自然顺序 对指定列表按升序进行排序。列表中的所有元素都必须实现 Comparable 接口。此列表内的所有元素都必须是使用指定比较器可相互比较的

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代码:

double array[] = {112, 111, 23, 456, 231 };
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
list.add(new Double(array[i]));
}
Collections.sort(list);
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.println(li.get(i));
}

//结果：112,111,23,456,231
2) 混排（Shuffling）
混排算法所做的正好与 sort 相反: 它打乱在一个 List 中可能有的任何排列的踪迹。也就是说，基于随机源的输入重排该 List, 这样的排列具有相同的可能性（假设随机源是公正的）。这个算法在实现一个碰运气的游戏中是非常有用的。例如，它可被用来混排代表一副牌的 Card 对象的一个 List 。另外，在生成测试案例时，它也是十分有用的。

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代码:

Collections.Shuffling(list)
double array[] = {112, 111, 23, 456, 231 };
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
list.add(new Double(array[i]));
}
Collections.shuffle(list);
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.println(li.get(i));
}

//结果：112,111,23,456,231
3) 反转(Reverse)
使用Reverse方法可以根据元素的自然顺序 对指定列表按降序进行排
序。

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代码:

Collections.reverse(list)
double array[] = {112, 111, 23, 456, 231 };
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
list.add(new Double(array[i]));
}
Collections. reverse (list);
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
System.out.println(li.get(i));
}

//结果：231,456,23,111,112
4) 替换所以的元素(Fill)
使用指定元素替换指定列表中的所有元素。

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代码:

String str[] = {"dd","aa","bb","cc","ee"};
for(int j=0;j<str.length;j++){
li.add(new String(str[j]));
}
Collections.fill(li,"aaa");
for (int i = 0; i < li.size(); i++) {
System.out.println("list[" + i + "]=" + li.get(i));

}

//结果：aaa,aaa,aaa,aaa,aaa

5) 拷贝(Copy)
用两个参数，一个目标 List 和一个源 List, 将源的元素拷贝到目标，并覆盖它的内容。目标 List 至少与源一样长。如果它更长，则在目标 List 中的剩余元素不受影响。

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代码:

Collections.copy(list,li): 后面一个参数是目标列表 ,前一个是源列表
double array[] = {112, 111, 23, 456, 231 };
List list = new ArrayList();
List li = new ArrayList();
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
list.add(new Double(array[i]));
}
double arr[] = {1131,333};
String str[] = {"dd","aa","bb","cc","ee"};
for(int j=0;j<arr.length;j++){
li.add(new Double(arr[j]));
}
Collections.copy(list,li);
for (int i = 0; i <list.size(); i++) {
System

.out.println("list[" + i + "]=" + list.get(i));
}
//结果：1131,333,23,456,231
6) 返回Collections中最小元素(min)
根据指定比较器产生的顺序，返回给定 collection 的最小元素。collection 中的所有元素都必须是通过指定比较器可相互比较的

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代码:

Collections.min(list)
double array[] = {112, 111, 23, 456, 231 };
List list = new ArrayList();
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
list.add(new Double(array[i]));
}
Collections.min(list);
for (int i = 0; i <list.size(); i++) {
System.out.println("list[" + i + "]=" + list.get(i));
}

//结果：23
7) 返回Collections中最小元素(max)
根据指定比较器产生的顺序，返回给定 collection 的最大元素。collection 中的所有元素都必须是通过指定比较器可相互比较的

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代码:

Collections.max(list)
double array[] = {112, 111, 23, 456, 231 };
List list = new ArrayList();
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
list.add(new Double(array[i]));
}
Collections.max(list);
for (int i = 0; i <list.size(); i++) {
System.out.println("list[" + i + "]=" + list.get(i));
}

//结果：456
8) lastIndexOfSubList
返回指定源列表中最后一次出现指定目标列表的起始位置
int count = Collections.lastIndexOfSubList(list,li);
double array[] = {112, 111, 23, 456, 231 };
List list = new ArrayList();
List li = new ArrayList();
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
list.add(new Double(array));
}
double arr[] = {111};
String str[] = {"dd","aa","bb","cc","ee"};
for(int j=0;j<arr.length;j++){
li.add(new Double(arr[j]));
}
Int locations = Collections. lastIndexOfSubList (list,li);
System.out.println(“===”+ locations);
//结果 3
9) IndexOfSubList
返回指定源列表中第一次出现指定目标列表的起始位置

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代码:

int count = Collections.indexOfSubList(list,li);
double array[] = {112, 111, 23, 456, 231 };
List list = new ArrayList();
List li = new ArrayList();
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
list.add(new Double(array[i]));
}
double arr[] = {111};
String str[] = {"dd","aa","bb","cc","ee"};
for(int j=0;j<arr.length;j++){
li.add(new Double(arr[j]));
}
Int locations = Collections.indexOfSubList(list,li);
System.out.println(“===”+ locations);

//结果 1
10) Rotate
根据指定的距离循环移动指定列表中的元素
Collections.rotate(list,-1);
如果是负数，则正向移动，正数则方向移动

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代码:

double array[] = {112, 111, 23, 456, 231 };
List list = new ArrayList();
for (int i = 0; i < array.length; i++) {
list.add(new Double(array[i]));
}
Collections.rotate(list,-1);
for (int i = 0; i <list.size(); i++) {
System.out.println("list[" + i + "]=" + list.get(i));
}

//结果：111,23,456,231,112

 

JAVA的容器---List,Map,Set
Collection
├List
│├LinkedList
│├ArrayList
│└Vector
│　└Stack
└Set
Map
├Hashtable
├HashMap
└WeakHashMap

Collection接口
　　Collection是最基本的集合接口，一个Collection代表一组Object，即Collection的元素（Elements）。一些 Collection允许相同的元素而另一些不行。一些能排序而另一些不行。Java SDK不提供直接继承自Collection的类，Java SDK提供的类都是继承自Collection的“子接口”如List和Set。
　　所有实现Collection接口的类都必须提供两个标准的构造函数：无参数的构造函数用于创建一个空的Collection，有一个 Collection参数的构造函数用于创建一个新的Collection，这个新的Collection与传入的Collection有相同的元素。后一个构造函数允许用户复制一个Collection。
　　如何遍历Collection中的每一个元素？不论Collection的实际类型如何，它都支持一个iterator()的方法，该方法返回一个迭代子，使用该迭代子即可逐一访问Collection中每一个元素。典型的用法如下：
　　　　Iterator it = collection.iterator(); // 获得一个迭代子
　　　　while(it.hasNext()) {
　　　　　　Object obj = it.next(); // 得到下一个元素
　　　　}
　　由Collection接口派生的两个接口是List和Set。

List接口
　　List是有序的Collection，使用此接口能够精确的控制每个元素插入的位置。用户能够使用索引（元素在List中的位置，类似于数组下标）来访问List中的元素，这类似于Java的数组。
和下面要提到的Set不同，List允许有相同的元素。
　　除了具有Collection接口必备的iterator()方法外，List还提供一个listIterator()方法，返回一个 ListIterator接口，和标准的Iterator接口相比，ListIterator多了一些add()之类的方法，允许添加，删除，设定元素，还能向前或向后遍历。
　　实现List接口的常用类有LinkedList，ArrayList，Vector和Stack。

LinkedList类
　　LinkedList实现了List接口，允许null元素。此外LinkedList提供额外的get，remove，insert方法在 LinkedList的首部或尾部。这些操作使LinkedList可被用作堆栈（stack），队列（queue）或双向队列（deque）。
　　注意LinkedList没有同步方法。如果多个线程同时访问一个List，则必须自己实现访问同步。一种解决方法是在创建List时构造一个同步的List：
　　　　List list = Collections.synchronizedList(new LinkedList(...));

ArrayList类
　　ArrayList实现了可变大小的数组。它允许所有元素，包括null。ArrayList没有同步。
size，isEmpty，get，set方法运行时间为常数。但是add方法开销为分摊的常数，添加n个元素需要O(n)的时间。其他的方法运行时间为线性。
　　每个ArrayList实例都有一个容量（Capacity），即用于存储元素的数组的大小。这个容量可随着不断添加新元素而自动增加，但是增长算法并没有定义。当需要插入大量元素时，在插入前可以调用ensureCapacity方法来增加ArrayList的容量以提高插入效率。
　　和LinkedList一样，ArrayList也是非同步的（unsynchronized）。

Vector类
　　Vector非常类似ArrayList，但是Vector是同步的。由Vector创建的Iterator，虽然和ArrayList创建的 Iterator是同一接口，但是，因为Vector是同步的，当一个Iterator被创建而且正在被使用，另一个线程改变了Vector的状态（例如，添加或删除了一些元素），这时调用Iterator的方法时将抛出ConcurrentModificationException，因此必须捕获该异常。

Stack 类
　　Stack继承自Vector，实现一个后进先出的堆栈。Stack提供5个额外的方法使得Vector得以被当作堆栈使用。基本的push和pop 方法，还有peek方法得到栈顶的元素，empty方法测试堆栈是否为空，search方法检测一个元素在堆栈中的位置。Stack刚创建后是空栈。

Set接口
　　Set是一种不包含重复的元素的Collection，即任意的两个元素e1和e2都有e1.equals(e2)=false，Set最多有一个null元素。
　　很明显，Set的构造函数有一个约束条件，传入的Collection参数不能包含重复的元素。
　　请注意：必须小心操作可变对象（Mutable Object）。如果一个Set中的可变元素改变了自身状态导致Object.equals(Object)=true将导致一些问题。

Map接口
　　请注意，Map没有继承Collection接口，Map提供key到value的映射。一个Map中不能包含相同的key，每个key只能映射一个 value。Map接口提供3种集合的视图，Map的内容可以被当作一组key集合，一组value集合，或者一组key-value映射。

Hashtable类
　　Hashtable继承Map接口，实现一个key-value映射的哈希表。任何非空（non-null）的对象都可作为key或者value。
　　添加数据使用put(key, value)，取出数据使用get(key)，这两个基本操作的时间开销为常数。
Hashtable通过initial capacity和load factor两个参数调整性能。通常缺省的load factor 0.75较好地实现了时间和空间的均衡。增大load factor可以节省空间但相应的查找时间将增大，这会影响像get和put这样的操作。
使用Hashtable的简单示例如下，将1，2，3放到Hashtable中，他们的key分别是”one”，”two”，”three”：
　　　　Hashtable numbers = new Hashtable();
　　　　numbers.put(“one”, new Integer(1));
　　　　numbers.put(“two”, new Integer(2));
　　　　numbers.put(“three”, new Integer(3));
　　要取出一个数，比如2，用相应的key：
　　　　Integer n = (Integer)numbers.get(“two”);
　　　　System.out.println(“two = ” + n);
　　由于作为key的对象将通过计算其散列函数来确定与之对应的value的位置，因此任何作为key的对象都必须实现hashCode和equals方法。hashCode和equals方法继承自根类Object，如果你用自定义的类当作key的话，要相当小心，按照散列函数的定义，如果两个对象相同，即obj1.equals(obj2)=true，则它们的hashCode必须相同，但如果两个对象不同，则它们的hashCode不一定不同，如果两个不同对象的hashCode相同，这种现象称为冲突，冲突会导致操作哈希表的时间开销增大，所以尽量定义好的hashCode()方法，能加快哈希表的操作。
　　如果相同的对象有不同的hashCode，对哈希表的操作会出现意想不到的结果（期待的get方法返回null），要避免这种问题，只需要牢记一条：要同时复写equals方法和hashCode方法，而不要只写其中一个。
　　Hashtable是同步的。

HashMap类
　　HashMap和Hashtable类似，不同之处在于HashMap是非同步的，并且允许null，即null value和null key。，但是将HashMap视为Collection时（values()方法可返回Collection），其迭代子操作时间开销和HashMap 的容量成比例。因此，如果迭代操作的性能相当重要的话，不要将HashMap的初始化容量设得过高，或者load factor过低。

WeakHashMap类
　　WeakHashMap是一种改进的HashMap，它对key实行“弱引用”，如果一个key不再被外部所引用，那么该key可以被GC回收。

总结
　　如果涉及到堆栈，队列等操作，应该考虑用List，对于需要快速插入，删除元素，应该使用LinkedList，如果需要快速随机访问元素，应该使用ArrayList。
　　如果程序在单线程环境中，或者访问仅仅在一个线程中进行，考虑非同步的类，其效率较高，如果多个线程可能同时操作一个类，应该使用同步的类。
　　要特别注意对哈希表的操作，作为key的对象要正确复写equals和hashCode方法。
　　尽量返回接口而非实际的类型，如返回List而非ArrayList，这样如果以后需要将ArrayList换成LinkedList时，客户端代码不用改变。这就是针对抽象编程。

 

这些都代表了Java中的集合，这里主要从其元素是否有序，是否可重复来进行区别记忆，以便恰当地使用，当然还存在同步方面的差异，见上一篇相关文章。

		有序否	允许元素重复否
Collection		否	是
List		是	是
Set	AbstractSet	否	否
	HashSet
	TreeSet	是（用二叉树排序）
Map	AbstractMap	否	使用key-value来映射和存储数据，Key必须惟一，value可以重复
	HashMap
	TreeMap	是（用二叉树排序）