Java集合框架（六）—— Collections工具类

• 操作集合的工具类Collections

　　Java提供了一个操作Set、List和Map等集合的工具类：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提供了如下几个方法对List集合元素进行排序：　　

1. static void reverse(List list);       //反转指定List集合元素的顺序。
2. static void shuffle(List list);        //对list集合元素进行随机排序(shuffle方法模拟了"洗牌动作")。
3. static void sort(List list);           //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。
4. static void sort(List list, Comparator c);    //根据指定Comparator产生的顺序对List集合的元素进行排序。
5. static void swap(List list, int i, int j);        //将指定list集合中i处元素和j处元素进行交换。　

public class Test {
    public static void main(String[] args){
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        list.add(2);
        list.add(1);
        list.add(4);
        list.add(9);
        list.add(13);
        list.add(11);
        list.add(12);
        //打印结果[2, 1, 4, 9, 13, 11, 12]
        System.out.println(list);
        //1.1反转指定List集合元素的顺序。
        Collections.reverse(list);
        //打印结果[12, 11, 13, 9, 4, 1, 2]
        System.out.println(list);
        //1.2对list集合进行随机排序
        Collections.shuffle(list);
        //打印结果随机
        System.out.println(list);
        //1.3对list集合进行自然排序（从小到大）
        Collections.sort(list);
        //打印结果为[1, 2, 4, 9, 11, 12, 13]
        System.out.println(list);
        //1.4对list集合进行自定义排序(这里做的倒序)
        Collections.sort(list, new Comparator<Integer>(){
            @Override
            public int compare(Integer o1, Integer o2) {
                if(o1 > o2){
                    return -1;
                }
                if(o1 < 02){
                    return 1;
                }
                return 0;
            }
        });
        //打印结果为[13, 12, 11, 9, 4, 2, 1]
        System.out.println(list);
        //1.5将下标为0和下标为3的元素位置交换
        Collections.swap(list, 0, 3);
        //打印结果为[9, 12, 11, 13, 4, 2, 1]
        System.out.println(list);
    }
}

•  查找、替换操作

　　Collections还提供了如下用于查找、替换集合元素的常用方法：

1. static int binarySearch(List list, Object key);     //使用二分搜索法搜索指定List集合，以获得指定对象在List集合中的索引。如果要该方法可以正常工作，必须保证List中的元素已经处于有序状态。
2. static Object max(Collection coll);      //根据元素的自然排序，返回给定集合中的最大元素。
3. static Object max(Collection coll, Comparator comp);    //根据指定Comparator产生的顺序，返回给定集合的最大元素。
4. static Object min(Collection coll);      //根据元素的自然排序，返回给定集合中的最小元素。 
5. static Object min(Collection coll, Comparator comp);    //根据指定Comparator产生的顺序，返回给定集合的最小元素。
6. static void fill(List list, Object obj);     //使用指定元素的obj替换指定List集合中所有元素。
7. static int frequency(Collection c, Object o);    //返回指定元素中等于指定对象的元素数量。
8. static int indexOfSubList(List source, List target);     //返回List对象在母List对象中第一次出现的位置索引；如果母List中没有出现这样的子list则返回-1。
9. static int lastIndexOfSubList(List source, List  target);     //返回List对象在母List对象中最后一次出现的位置索引；如果母List中没有出现这样的子list则返回-1。
10. static boolean replaceAll(List list, Object oldVal, Object newVal);    //使用一个新值newVal替换List对象所有旧值oldVal。

public class Test {
    public static void main(String[] args){
        List<Integer> list = new ArrayList<Integer>();
        list.add(2);
        list.add(1);
        list.add(4);
        list.add(9);
        list.add(13);
        list.add(11);
        list.add(12);
        
        //1.1根据元素的自然排序返回集合中的最大元素
        Integer max = Collections.max(list);
        //打印结果13
        System.out.println(max);
        //将集合进行自然排序
        Collections.sort(list);
        //打印结果[1, 2, 4, 9, 11, 12, 13]
        System.out.println(list);
        //1.2使用二分搜索法搜索指定List集合，以获得指定对象在List集合中的索引。如果要该方法可以正常工作，必须保证List中的元素已经处于有序状态。
        int binarySearch = Collections.binarySearch(list, 13);
        //打印结果6
        System.out.println(binarySearch);
        //1.3根据指定Comparator产生的顺序，返回给定集合的最大元素。
        Integer max2 = Collections.max(list, new Comparator<Integer>(){
            @Override
            public int compare(Integer o1, Integer o2) {
                if(o1 > o2) return -1;
                if(o1 < o2) return  1;
                return 0;
            }
        });
        //打印结果1
        System.out.println(max2);
        //1.4使用指定元素的111替换指定List集合中所有元素。
        Collections.fill(list, 111);
        //打印结果[111, 111, 111, 111, 111, 111, 111]
        System.out.println(list);
        //1.5返回指定元素中等于指定对象的元素数量
        int count = Collections.frequency(list, 111);
        //打印结果7
        System.out.println(count);
        
        //2.1重声明2个集合做试验
        List<Integer> list2 = new ArrayList<Integer>();
            list2.add(1);
            list2.add(2);
            list2.add(3);
            list2.add(4);
            list2.add(5);
            list2.add(6);
        List<Integer> list3 = new ArrayList<Integer>();
            list3.add(4);
            list3.add(5);    
        //2.2返回List对象在母List对象中第一次出现的位置索引；如果母List中没有出现这样的子list则返回-1。
        int indexOfSubList = Collections.indexOfSubList(list2, list);    
        //打印结果-1
        System.out.println(indexOfSubList);
        int indexOfSubList2 = Collections.indexOfSubList(list2, list3);    
        //打印结果3
        System.out.println(indexOfSubList2);    
        //2.4将list3集合中的4都替换成9
        Collections.replaceAll(list3, 4 , 9);
        //打印结果[9, 5]
        System.out.println(list3);
    }
}

•  同步控制

　　Collections类中提供了多个synchronizedXxx方法，该方法返回指定集合对象对应的同步对象，从而可以解决多线程并发访问集合时的线程安全问题。

public class Test {
    public static void main(String[] args){
        Set<Integer> set = Collections.synchronizedSet(new HashSet<Integer>());
        List<Integer> list = Collections.synchronizedList(new ArrayList<Integer>());
        Map<Integer, String> map = Collections.synchronizedMap(new HashMap<Integer, String>());
    }
}

• 设置不可变集合

　　Collections提供了如下三个方法来返回一个不可变的集合：

1. 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Set，还可以是Map。
2. singletonXxx();     //返回一个包含指定对象(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，也可以是Set，还可以是Map。
3. unmodifiableXxx();     //返回指定对象的不可变视图。此处的集合既可以是List，也可以是Set，还可以是Map。

　　上面三类方法的参数是原来集合对象，返回值是该集合的"只读"版本。通过上面Collections提供三类方法，可以生成"只读"的Collection或Map。

public class Test {
    public static void main(String[] args){
        List<Integer> list = Collections.emptyList();
        Set<Integer> set = Collections.singleton(121);
        Map<Integer, String> tempMap = new HashMap<Integer, String>();
            tempMap.put(1, "one");
            tempMap.put(2, "two");
            tempMap.put(3, "three");
        Map<Integer, String> unMap = Collections.unmodifiableMap(tempMap);    
        //下面任意一行代码都将引发UnsupportedOperationException异常
        list.add(33);
        set.add(33);
        unMap.put(33,"four");
    }
}