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Java.util.Arrays 类与 Java.util.Collections 类

一、Java.util.Arrays 类

Arrays 类是 JDK 提供的一个工具类，用来处理数组的各种方法。该类提供了许多操作数组的静态方法，如排序、搜索、拷贝等。Arrays 类还提供了将数组转换为集合的方法，适用于对象类型数组。

1. Array 与 Arrays 的区别

• Array 类 提供了作为 Object 的静态方法，用于动态地创建和访问 Java 数组。
• Arrays 类 提供了直接对数组进行操作的方法，如排序、搜索、拷贝等。Arrays 还可以将数组转换为 List 素型。

2. Arrays 类的常用方法

1. 将数组转换为集合

• Arrays.asList() 方法可以将数组转换为 List。但注意：该方法不适用于基本数据类型数组（如 byte、short、int 等），适用于对象类型数组。

• 代码示例：

  int[] ints = {1, 2, 3};List
       
         list = Arrays.asList(ints);System.out.println("长度：" + list.size() + ";元素：" + list); // 长度：1; 元素：[[I@1c20c684]Integer[] ints2 = {1, 2, 3, 4, 5};List
        
          list2 = Arrays.asList(ints2);System.out.println("长度：" + list2.size() + ";元素：" + list2); // 长度：5; 元素：[1, 2, 3, 4, 5]
        
       

• 注意：尽量避免将基本数据类型数组转换为 List，否则可能会导致问题。

• Arrays.asList() 方法创建的 List 实际上与原数组共享引用，修改一个会导致另一个也随之改变。

2. 复制数组

• Arrays.copyOf() 方法可以复制数组，指定长度或范围。
• 代码示例：

  String[] arr = {"a", "java", "array"};String[] arr1 = Arrays.copyOf(arr, 2); // [a, java]String[] arr2 = Arrays.copyOf(arr, 5); // [a, java, array, b, null]

• Arrays.copyOfRange() 方法可以复制数组的指定范围。

  String[] arr3 = Arrays.copyOfRange(arr, 1, 3); // [java, array]String[] arr4 = Arrays.copyOfRange(arr, 2, 5); // [array, b, null]

3. 判断数组是否相等

• Arrays.equals() 方法用于判断两个数组是否相等。基本数据类型数组通过比较各元素的值；对象类型数组通过调用元素的 equals() 方法。
• 代码示例：

  Integer[] data1 = {1, 2, 3};Integer[] data2 = {1, 3, 2};System.out.println(Arrays.equals(data1, data2)); // false

• Arrays.deepEquals() 方法用于判断多维数组是否相等。

  Integer[][] data3 = {{1, 2, 3}, {1, 2, 3}};Integer[][] data4 = {{1, 2, 3}, {1, 2, 3}};System.out.println(Arrays.deepEquals(data3, data4)); // true

4. 获取数组的哈希值

• Arrays.hashCode() 方法返回指定数组的哈希值。
• Arrays.deepHashCode() 方法返回多维数组的深度哈希值。
• 代码示例：

  Integer[] data1 = {1, 2, 3};Integer[][] data2 = {{1, 2, 3}, {1, 2, 3}};System.out.println(Arrays.hashCode(data1)); // 30817System.out.println(Arrays.deepHashCode(data2)); // 987105

5. 获取数组元素的字符串形式

• Arrays.toString() 方法返回数组的字符串表示。
• Arrays.deepToString() 方法返回多维数组的深度字符串表示。
• 代码示例：

  Integer[] data1 = {1, 2, 3};Integer[][] data2 = {{1, 2, 3}, {1, 2, 3}};System.out.println(Arrays.toString(data1)); // [1, 2, 3]System.out.println(Arrays.deepToString(data2)); // [[1, 2, 3], [1, 2, 3]]

6. 数组的排序

• Arrays.sort() 方法用于对数组进行排序。
• Arrays.sort() 方法内部调用了 DualPivotQuicksort 算法（快速排序）。
• 代码示例：

  int[] arr = {19, 2, 203, 4, 2, 1};Arrays.sort(arr); // [1, 2, 2, 4, 19, 203]

• 对于不实现 Comparable 接口的对象数组，可以使用自定义 Comparator 进行排序。
• 代码示例：

  User user1 = new User("admin", "admin123", 19);User user2 = new User("ls", "ls123", 15);User user3 = new User("ww", "ww123", 18);User[] array = {user1, user2, user3};Arrays.sort(array, new Comparator
       
        () {    @Override    public int compare(User o1, User o2) {        return -Integer.compare(o1.getAge(), o2.getAge());    }});System.out.println(Arrays.toString(array)); // [User@19, User@15, User@18]
       

7. 二分法查找

• Arrays.binarySearch() 方法用于在排序后的数组中进行二分查找。
• 代码示例：

  int[] arr = {19, 2, 203, 4, 2, 1};Arrays.sort(arr); // [1, 2, 2, 4, 19, 203]System.out.println(Arrays.binarySearch(arr, 1)); // 0System.out.println(Arrays.binarySearch(arr, 2)); // 2

8. 填充数组元素

• Arrays.fill() 方法用于将数组中的指定范围内的元素设置为某个值。
• 代码示例：

  int[] arr = {19, 2, 203, 4, 2, 1};Arrays.fill(arr, 17); // [17, 17, 17, 17, 17, 17]Arrays.fill(arr, 2, 4, "java"); // [17, 17, "java", "java", 17]

3. JDK 8 及 Latter 方法

• Arrays.setAll() 方法用于将数组中的所有元素设置为生成器函数返回的值。
• Arrays.parallelSetAll() 方法用于并行处理数组中的元素设置。
• Arrays.parallelPrefix() 方法用于并行计算数组中元素的前缀值。
• Arrays.stream() 方法可以将数组转换为流（Stream），支持使用 Stream 相关的方法进行操作。
• 代码示例：

  Integer[] data = {1, 2, 3, 4};Arrays.setAll(data, i -> data[i] * 2);System.out.println(Arrays.toString(data)); // [2, 4, 6, 8]Integer[] data2 = {1, 2, 3, 4};Arrays.parallelSetAll(data2, i -> data2[i] * 2);System.out.println(Arrays.toString(data2)); // [2, 4, 6, 8]Integer[] data3 = {2, 3, 4, 5};Arrays.parallelPrefix(data3, (x, y) -> x * y);System.out.println(Arrays.toString(data3)); // [2, 6, 24, 120]Integer[] data4 = {2, 3, 4, 5, 6};Arrays.parallelPrefix(data4, 1, data4.length - 1, (x, y) -> x * y);System.out.println(Arrays.toString(data4)); // [2, 3, 12, 60, 6]Integer[] data5 = {1, 2, 3, 4};List
       
         list = Arrays.stream(data5).collect(Collectors.toList());System.out.println(list); // [1, 2, 3, 4]
       

二、Java.util.Collections 类

Collections 类是 Java 集合框架中的一个工具类，提供了许多对集合操作的静态方法，涵盖了集合的排序、查找、替换、同步控制等功能。

1. Collection 与 Collections 的区别

• Collection 是集合类的上级接口，继承了 List、Set 等子接口。
• Collections 是一个工具类，提供了许多操作集合的静态方法，如排序、查找、替换等。

2. Collections 类的常用方法

1. 排序操作

• Collections.sort() 方法用于对集合进行排序。默认排序方式是按元素的 natural order。
• 代码示例：

  List
       
         list = Arrays.asList("one two three four five six siven".split(" "));Collections.sort(list);System.out.println(list.toString()); // [five, four, one, siven, six, three, two]Collections.reverse(list);System.out.println(list.toString()); // [two, three, six, siven, one, four, five]
       

2. 查找与替换操作

• Collections.binarySearch() 方法用于查找集合中的元素。
• Collections.replaceAll() 方法用于替换集合中的元素。
• 代码示例：

  List
       
         list = Arrays.asList("one two three four five six siven".split(" "));System.out.println(Collections.binarySearch(list, "sien")); // 4Collections.replaceAll(list, "sien", " replaced");System.out.println(Collections.binarySearch(list, "sien")); // -1
       

3. 同步控制

• Collections 提供了多个 synchronizedXxx() 方法，将集合封装为线程安全的集合。
• 代码示例：

  Integer[] arr = {8, -2, 6, 5, 9, 0};Collection c = Collections.synchronizedCollection(new ArrayList<>());List list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());Set set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());Map map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());

• 使用线程安全集合时，必须在方法上加 synchronized 必须。

  synchronized(list) {  // 进行操作}

4. 其他方法

• Collections.emptyList() 方法返回不可变的空列表。

• Collections.emptySet() 返回不可变的空集合。

• 代码示例：

  List
        list1 = Collections.EMPTY_LIST;List
        list2 = Collections.emptyList();System.out.println(list1 == null); // false

• Collections.unmodifiableCollection() 方法返回一个不可变的集合。

• 代码示例：

  List
       
         list = Arrays.asList("one two three four five six sien".split(" "));List
        
          unmodifiableList = Collections.unmodifiableList(list);unmodifiableList.add("new element");System.out.println(unmodifiableList.size()); // 7
        
       

三、总结

通过以上方法，可以对 Java 中的 Arrays 和 Collections 类有深入的理解。Arrays 类提供了丰富的数组操作方法，而 Collections 类则为集合操作提供了许多便利工具。这些工具类在 Java 开发中具有重要的实用价值。