Java Review (三十、集合----- 操作集合的工具类: Collections）

原创于 2025-07-03 21:43:33 发布 · 978 阅读

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Java 提供了一个操作 Set 、 List 和 Map等集合的类: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。

排序操作

Collections 提供了如下常用的类方法用于对 List 集合元素进行排序。

void reverse(List list): 反转指定 List 集合中元素的顺序。
void shuffie(List list): 对 List 集合元素进行随机排序 (shuffie 方法模拟了 "洗牌" sort(List !ist): 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 集合中的 i 处元素和 j 处元素进行交换。
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。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:

SortTest.java

<span style="color:#141418"><span style="background-color:#ffffff"><code class="language-java"><span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">SortTest</span>
{
	<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">static</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">main</span>(String[] args)
	{
		<span style="color:#986801">ArrayList</span> <span style="color:#986801">nums</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">ArrayList</span>();
		nums.add(<span style="color:#986801">2</span>);
		nums.add(-<span style="color:#986801">5</span>);
		nums.add(<span style="color:#986801">3</span>);
		nums.add(<span style="color:#986801">0</span>);
		System.out.println(nums); <span style="color:#a0a1a7"><em>// 输出:[2, -5, 3, 0]</em></span>
		Collections.reverse(nums); <span style="color:#a0a1a7"><em>// 将List集合元素的次序反转</em></span>
		System.out.println(nums); <span style="color:#a0a1a7"><em>// 输出:[0, 3, -5, 2]</em></span>
		Collections.sort(nums); <span style="color:#a0a1a7"><em>// 将List集合元素的按自然顺序排序</em></span>
		System.out.println(nums); <span style="color:#a0a1a7"><em>// 输出:[-5, 0, 2, 3]</em></span>
		Collections.shuffle(nums); <span style="color:#a0a1a7"><em>// 将List集合元素的按随机顺序排序</em></span>
		System.out.println(nums); <span style="color:#a0a1a7"><em>// 每次输出的次序不固定</em></span>
	}
}
</code></span></span>

查找、替换操作

Collections 还提供了如下常用的用于查找、替换集合元素的类万法。

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。如果要使该方法可以正常工作，则必须保证 List 中的元素己经处于有序状态。
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，则返回口一 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 中没有出现这样的子 List，则返回口 -l 。
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oIdVal 。

下面程序简单示范了 Collections 工具类的用法。

SearchTest.java

<span style="color:#141418"><span style="background-color:#ffffff"><code class="language-java"><span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">SearchTest</span>{
	<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">static</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">main</span>(String[] args){
		<span style="color:#986801">ArrayList</span> <span style="color:#986801">nums</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">ArrayList</span>();
		nums.add(<span style="color:#986801">2</span>);
		nums.add(-<span style="color:#986801">5</span>);
		nums.add(<span style="color:#986801">3</span>);
		nums.add(<span style="color:#986801">0</span>);
		System.out.println(nums); <span style="color:#a0a1a7"><em>// 输出:[2, -5, 3, 0]</em></span>
		System.out.println(Collections.max(nums)); <span style="color:#a0a1a7"><em>// 输出最大元素，将输出3</em></span>
		System.out.println(Collections.min(nums)); <span style="color:#a0a1a7"><em>// 输出最小元素，将输出-5</em></span>
		Collections.replaceAll(nums , <span style="color:#986801">0</span> , <span style="color:#986801">1</span>); <span style="color:#a0a1a7"><em>// 将nums中的0使用1来代替</em></span>
		System.out.println(nums); <span style="color:#a0a1a7"><em>// 输出:[2, -5, 3, 1]</em></span>
		<span style="color:#a0a1a7"><em>// 判断-5在List集合中出现的次数，返回1</em></span>
		System.out.println(Collections.frequency(nums , -<span style="color:#986801">5</span>));
		Collections.sort(nums); <span style="color:#a0a1a7"><em>// 对nums集合排序</em></span>
		System.out.println(nums); <span style="color:#a0a1a7"><em>// 输出:[-5, 1, 2, 3]</em></span>
		<span style="color:#a0a1a7"><em>//只有排序后的List集合才可用二分法查询，输出3</em></span>
		System.out.println(Collections.binarySearch(nums , <span style="color:#986801">3</span>));
	}
}
</code></span></span>

同步控制

Collections 类中提供了多个 synchronizedXxxO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 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，则存在线程安全的问题。 Collections 提供了多个类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 个线程安全的集合对象:

SynchronizedTest.java

<span style="color:#141418"><span style="background-color:#ffffff"><code class="language-java"><span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">SynchronizedTest</span>
{
	<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">static</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">main</span>(String[] args)
	{
		<span style="color:#a0a1a7"><em>// 下面程序创建了四个线程安全的集合对象</em></span>
		<span style="color:#986801">Collection</span> <span style="color:#986801">c</span> <span style="color:#ab5656">=</span> Collections
			.synchronizedCollection(<span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">ArrayList</span>());
		<span style="color:#986801">List</span> <span style="color:#986801">list</span> <span style="color:#ab5656">=</span> Collections.synchronizedList(<span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">ArrayList</span>());
		<span style="color:#986801">Set</span> <span style="color:#986801">s</span> <span style="color:#ab5656">=</span> Collections.synchronizedSet(<span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">HashSet</span>());
		<span style="color:#986801">Map</span> <span style="color:#986801">m</span> <span style="color:#ab5656">=</span> Collections.synchronizedMap(<span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">HashMap</span>());
	}
}

</code></span></span>

设置不可变集合

Co llections 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 SortedSet 、Set ，还可以是 M ap 、 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 ，也可以是 Set 、SortedSet ，还可以是 Map 、 SorteMap 等。

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。如下：

UnmodifiableTest.java

<span style="color:#141418"><span style="background-color:#ffffff"><code class="language-java"><span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">class</span> <span style="color:#4078f2">UnmodifiableTest</span>
{
	<span style="color:#a626a4">public</span> <span style="color:#a626a4">static</span> <span style="color:#a626a4">void</span> <span style="color:#4078f2">main</span>(String[] args)
	{
		<span style="color:#a0a1a7"><em>// 创建一个空的、不可改变的List对象</em></span>
		<span style="color:#986801">List</span> <span style="color:#986801">unmodifiableList</span> <span style="color:#ab5656">=</span> Collections.emptyList();
		<span style="color:#a0a1a7"><em>// 创建一个只有一个元素，且不可改变的Set对象</em></span>
		<span style="color:#986801">Set</span> <span style="color:#986801">unmodifiableSet</span> <span style="color:#ab5656">=</span> Collections.singleton(<span style="color:#50a14f">"疯狂Java讲义"</span>);
		<span style="color:#a0a1a7"><em>// 创建一个普通Map对象</em></span>
		<span style="color:#986801">Map</span> <span style="color:#986801">scores</span> <span style="color:#ab5656">=</span> <span style="color:#a626a4">new</span> <span style="color:#4078f2">HashMap</span>();
		scores.put(<span style="color:#50a14f">"语文"</span> , <span style="color:#986801">80</span>);
		scores.put(<span style="color:#50a14f">"Java"</span> , <span style="color:#986801">82</span>);
		<span style="color:#a0a1a7"><em>// 返回普通Map对象对应的不可变版本</em></span>
		<span style="color:#986801">Map</span> <span style="color:#986801">unmodifiableMap</span> <span style="color:#ab5656">=</span> Collections.unmodifiableMap(scores);
		<span style="color:#a0a1a7"><em>// 下面任意一行代码都将引发UnsupportedOperationException异常</em></span>
		unmodifiableList.add(<span style="color:#50a14f">"测试元素"</span>);   <span style="color:#a0a1a7"><em>//①</em></span>
		unmodifiableSet.add(<span style="color:#50a14f">"测试元素"</span>);    <span style="color:#a0a1a7"><em>//②</em></span>
		unmodifiableMap.put(<span style="color:#50a14f">"语文"</span> , <span style="color:#986801">90</span>);   <span style="color:#a0a1a7"><em>//③</em></span>
	}
}
</code></span></span>