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使用Collections

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Collections是JDK提供的工具类,同样位于java.util包中。它提供了一系列静态方法,能更方便地操作各种集合。

注意Collections结尾多了一个s,不是Collection!

我们一般看方法名和参数就可以确认Collections提供的该方法的功能。例如,对于以下静态方法:

public static boolean addAll(Collection<? super T> c, T... elements) { ... }

addAll()方法可以给一个Collection类型的集合添加若干元素。因为方法签名是Collection,所以我们可以传入ListSet等各种集合类型。

创建空集合

Collections提供了一系列方法来创建空集合:

  • 创建空List:List<T> emptyList()
  • 创建空Map:Map<K, V> emptyMap()
  • 创建空Set:Set<T> emptySet()

要注意到返回的空集合是不可变集合,无法向其中添加或删除元素。

此外,也可以用各个集合接口提供的of(T...)方法创建空集合。例如,以下创建空List的两个方法是等价的:

List<String> list1 = List.of();
List<String> list2 = Collections.emptyList();

创建单元素集合

Collections提供了一系列方法来创建一个单元素集合:

  • 创建一个元素的List:List<T> singletonList(T o)
  • 创建一个元素的Map:Map<K, V> singletonMap(K key, V value)
  • 创建一个元素的Set:Set<T> singleton(T o)

要注意到返回的单元素集合也是不可变集合,无法向其中添加或删除元素。

此外,也可以用各个集合接口提供的of(T...)方法创建单元素集合。例如,以下创建单元素List的两个方法是等价的:

List<String> list1 = List.of("apple");
List<String> list2 = Collections.singleton("apple");

实际上,使用List.of(T...)更方便,因为它既可以创建空集合,也可以创建单元素集合,还可以创建任意个元素的集合:

List<String> list1 = List.of(); // empty list
List<String> list2 = List.of("apple"); // 1 element
List<String> list3 = List.of("apple", "pear"); // 2 elements
List<String> list4 = List.of("apple", "pear", "orange"); // 3 elements

排序

Collections可以对List进行排序。因为排序会直接修改List元素的位置,因此必须传入可变List

import java.util.*;
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public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> list = new ArrayList<>();
        list.add("apple");
        list.add("pear");
        list.add("orange");
        // 排序前:
        System.out.println(list);
        Collections.sort(list);
        // 排序后:
        System.out.println(list);
    }
}

洗牌

Collections提供了洗牌算法,即传入一个有序的List,可以随机打乱List内部元素的顺序,效果相当于让计算机洗牌:

import java.util.*;
----
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = new ArrayList<>();
        for (int i=0; i<10; i++) {
            list.add(i);
        }
        // 洗牌前:
        System.out.println(list);
        Collections.shuffle(list);
        // 洗牌后:
        System.out.println(list);
    }
}

不可变集合

Collections还提供了一组方法把可变集合封装成不可变集合:

  • 封装成不可变List:List<T> unmodifiableList(List<? extends T> list)
  • 封装成不可变Set:Set<T> unmodifiableSet(Set<? extends T> set)
  • 封装成不可变Map:Map<K, V> unmodifiableMap(Map<? extends K, ? extends V> m)

这种封装实际上是通过创建一个代理对象,拦截掉所有修改方法实现的。我们来看看效果:

import java.util.*;
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public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> mutable = new ArrayList<>();
        mutable.add("apple");
        mutable.add("pear");
        // 变为不可变集合:
        List<String> immutable = Collections.unmodifiableList(mutable);
        immutable.add("orange"); // UnsupportedOperationException!
    }
}

然而,继续对原始的可变List进行增删是可以的,并且,会直接影响到封装后的“不可变”List

import java.util.*;
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public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> mutable = new ArrayList<>();
        mutable.add("apple");
        mutable.add("pear");
        // 变为不可变集合:
        List<String> immutable = Collections.unmodifiableList(mutable);
        mutable.add("orange");
        System.out.println(immutable);
    }
}

因此,如果我们希望把一个可变List封装成不可变List,那么,返回不可变List后,最好立刻扔掉可变List的引用,这样可以保证后续操作不会意外改变原始对象,从而造成“不可变”List变化了:

import java.util.*;
----
public class Main {
    public static void main(String[] args) {
        List<String> mutable = new ArrayList<>();
        mutable.add("apple");
        mutable.add("pear");
        // 变为不可变集合:
        List<String> immutable = Collections.unmodifiableList(mutable);
        // 立刻扔掉mutable的引用:
        mutable = null;
        System.out.println(immutable);
    }
}

线程安全集合

Collections还提供了一组方法,可以把线程不安全的集合变为线程安全的集合:

  • 变为线程安全的List:List<T> synchronizedList(List<T> list)
  • 变为线程安全的Set:Set<T> synchronizedSet(Set<T> s)
  • 变为线程安全的Map:Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m)

多线程的概念我们会在后面讲。因为从Java 5开始,引入了更高效的并发集合类,所以上述这几个同步方法已经没有什么用了。

小结

Collections类提供了一组工具方法来方便使用集合类:

  • 创建空集合;
  • 创建单元素集合;
  • 创建不可变集合;
  • 排序/洗牌等操作。

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