java.lang.reflect.Array，java.util.Arrays与java.util.Collections

最新推荐文章于 2024-02-08 11:33:19 发布

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本文详细介绍了Java中Array、Arrays、Collections类的功能与用法，对比了Arrays.sort()与Collections.sort()的不同之处，以及它们背后的排序算法实现原理。

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（1）Array类是final的，都是static或native方法，提供了动态创建和访问 Java 数组的方法，数组通过Array类的newInstance(Class<T> c, int length)实例化。

（2）Arrays可以看做一种工具类，都是static方法，sort(), binarySearch(), toString(), copyOf()等，copyOf()调用了System.arrayCopy()。

有asList(T... a)方法返回一个固定大小的List，是Arrays的一个内部类，也叫ArrayList

public static <T> List<T> asList(T... a) {
    return new ArrayList<>(a);
}

内部类ArrayList只能get()，set()，不能add()，remove()，大小固定

 private static class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements RandomAccess, java.io.Serializable

（3）Collections

有内部类SynchronizedCollection，里面有Object mutex用于加锁

Collections.synchronizedList(List<T> list)返回的是内部类SynchronizedList<E> extends SynchronizedCollection<E> implements List<E>，用了静态代理模式，例如

public void add(int index, E element) {
    synchronized (mutex) {list.add(index, element);}
}

Collections.unmodifiableMap返回只读的Map，返回的是Collections的一个内部类UnmodifiableMap<K,V> implements Map<K,V>, Serializable，只支持isEmpty()，containsKey()，get()等方法，调用put()，remove()，clear()等方法时直接抛UnsupportedOperationException

（4）Arrays.sort()和Collections.sort()的区别

Arrays.sort()对基本类型（引用类型也是用Timsort）使用双轴快速排序（DualPivotQuicksort类），小数组用插入排序，大数组根据两个pivot分成三部分，将每个数放入对应部分，递归。这样公式是T(n) = 3T(n/3) + (5/3)n（因为有1/3的概率比较一次，2/3比较两次，所以是5/3n），算出来略大于nlogn，DualPivotQuicksort内部肯定做了一些优化，源码待看。

Collections.sort()使用Timsort类，优化了归并排序，会找到数据中已经排好序的部分（包括正序和反序），再合并，如果数组小，使用二分插入排序。

数组（基本类型）用快排，集合（引用类型）用归并，因为数组在内存中连续，有利于快排时进行扫描，集合在内存中离散，快排优势不大，而且如果是链表的归并也不需要额外的空间