【JavaSE专栏47】Java常用类Collections解析，你了解JAVA集合类的通用用法吗？

骑猪看日落 2023-10-13 19:02 105阅读 0赞

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本文讲解了 Java 中常用类 Collections 的语法、使用说明和应用场景，并给出了样例代码。

#### 目录 ####

*  一、什么是Collections类
 *  二、Collections类的方法
 *   *  2.1 sort
     *  2.2 binarySearch
     *  2.3 reverse
     *  2.4 shuffle
     *  2.5 max min
     *  2.6 fill
     *  2.7 unmodifiableXXX
     *  2.8 synchronizedXXX
     *  2.9 toArray
 *  三、Collections类的应用场景
 *  四、Collections类面试题
 *  五、总结

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## 一、什么是Collections类 ##

**Collections 类是Java集合框架中的一个工具类，提供了一系列静态方法用于操作和处理集合对象**。它包含了一些常用的方法，如排序、搜索、反转、填充等，以及一些用于集合的转换和同步的方法。

Collections 类的常用方法包括以下九类，请同学们认真学习。

1.  **排序方法**：`sort()` 用于对 List 集合进行升序排序，`sort()` 方法要求集合中的元素必须实现 `Comparable` 接口。
2.  **二分搜索方法**：`binarySearch()` 用于在已排序的 List 集合中使用二分查找算法搜索指定的元素。
3.  **反转方法**：`reverse()` 用于反转 List 集合中元素的顺序。
4.  **随机排序方法**：`shuffle()` 用于随机打乱 List 集合中元素的顺序。
5.  **最大值和最小值方法**：`max()` 和 `min()` 用于获取集合中的最大值和最小值。
6.  **填充方法**：`fill()` 用指定的对象填充集合中的所有元素。
7.  **创建不可变集合**：`unmodifiableXXX()` 用于创建一个不可变的集合，该集合不能被更改。
8.  **同步方法**：`synchronizedXXX()` 用于将集合转换为线程安全的同步集合。
9.  **集合转换方法**：`toArray()` 用于将集合转换为数组，或者将数组转换为集合。

通过 Collections 类提供的方法，可以方便地对集合进行常见的操作和处理，使得集合操作更加简单、高效和可靠。

> 需要注意的是，Collections 类主要用于操作 List 和 Set 集合，对于 Map 集合的操作则需要使用特定的 Map 类。

![在这里插入图片描述][3989d2fa576f4bd7a0962c9b32071043.png_pic_center]

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## 二、Collections类的方法 ##

以下是一些常见的 Collections类 方法的Java示例代码，请同学们在自己的电脑上运行。

### 2.1 sort ###

排序方法 `sort()`。

List<Integer> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(5, 2, 8, 1, 4));
    Collections.sort(numbers);
    System.out.println(numbers);  // 输出结果：[1, 2, 4, 5, 8]

### 2.2 binarySearch ###

二分搜索方法 `binarySearch()`。

List<Integer> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 4, 5, 8));
    int index = Collections.binarySearch(numbers, 5);
    System.out.println("元素5的索引位置为：" + index);  // 输出结果：3

### 2.3 reverse ###

反转方法 `reverse()`。

List<String> names = new ArrayList<>(Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie"));
    Collections.reverse(names);
    System.out.println(names);  // 输出结果：[Charlie, Bob, Alice]

### 2.4 shuffle ###

随机排序方法 `shuffle()`。

List<Integer> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));
    Collections.shuffle(numbers);
    System.out.println(numbers);  // 输出结果：随机排序的列表

### 2.5 max min ###

最大值和最小值方法 `max()` 和 `min()`。

List<Integer> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 4, 2, 8, 5));
    int max = Collections.max(numbers);
    int min = Collections.min(numbers);
    System.out.println("最大值：" + max);  // 输出结果：8
    System.out.println("最小值：" + min);  // 输出结果：1

### 2.6 fill ###

填充方法 `fill()`。

List<String> names = new ArrayList<>(Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie"));
    Collections.fill(names, "John");
    System.out.println(names);  // 输出结果：[John, John, John]

### 2.7 unmodifiableXXX ###

创建不可变集合 `unmodifiableXXX()`。

List<String> names = new ArrayList<>(Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie"));
    List<String> immutableList = Collections.unmodifiableList(names);
    immutableList.add("David");  // 运行时会抛出UnsupportedOperationException异常

### 2.8 synchronizedXXX ###

同步方法 `synchronizedXXX()`。

List<String> names = new ArrayList<>();
    List<String> synchronizedList = Collections.synchronizedList(names);
    // 在多线程环境中使用synchronizedList进行安全操作

### 2.9 toArray ###

集合转换方法 `toArray()`。

List<String> names = new ArrayList<>(Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie"));
    String[] namesArray = names.toArray(new String[0]);
    System.out.println(Arrays.toString(namesArray));  // 输出结果：[Alice, Bob, Charlie]

> 这些示例代码展示了 Collections 类的一些常用方法的用法,可以根据实际需要进行调用和扩展。

![在这里插入图片描述][53fd1072a1b94f36af29471ee8ace4cc.png_pic_center]

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## 三、Collections类的应用场景 ##

Collections 类在 Java 中有许多应用场景，以下是其中一些常见的应用场景：

1.  **排序**：Collections 类提供了 `sort()` 方法，可以对 List 集合进行排序。这在需要对集合中的元素进行排序时非常有用。
2.  **搜索**：Collections 类的 `binarySearch()` 方法可以在已排序的 List 集合中使用二分查找算法搜索指定的元素。
3.  **反转**：Collections 类的 `reverse()` 方法可以将 List 集合中的元素反转，改变元素的顺序。
4.  **随机排序**：Collections 类的 `shuffle()` 方法可以随机打乱 List 集合中的元素顺序。
5.  **查找最大最小值**：Collections 类提供了 `max()` 和 `min()` 方法，可以快速找到集合中的最大值和最小值。
6.  **填充**：Collections 类的 `fill()`方法可以将集合中的所有元素都填充为指定的值。
7.  **创建不可变集合**：Collections 类的 `unmodifiableXXX()` 方法可以创建一个不可变的集合，该集合不能被修改。
8.  **同步**：Collections 类的 `synchronizedXXX()` 方法可以将集合转换为线程安全的同步集合，适用于多线程环境。
9.  **集合转换**：Collections 类的 `toArray()` 方法可以将集合转换为数组，或者将数组转换为集合。
10. **集合的操作**：Collections 类还提供了一些其他的工具方法，如添加多个元素、交换元素位置、获取子列表等。

> 以上是Collections类的一些常见应用场景，具体的应用还取决于实际需求。

Collections类提供了丰富的方法，方便开发人员对集合进行各种操作和处理。

![在这里插入图片描述][bbf3daa20fc14eb7bfa5b3c2c7195efd.png_pic_center]

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## 四、Collections类面试题 ##

> 一、Collections 类的作用是什么？

Collections 类是 Java 中用于操作集合的工具类，它提供了一组静态方法来操作集合，如排序、搜索、比较等。

> 二、Collections 类和 Collection 接口有什么区别？

Collection 是一个接口,定义了一些集合操作的基本方法，如添加、删除、遍历等，Collections 是一个工具类，提供了一些对 Collection 集合进行操作的静态方法。

> 三、Collections 类中常用的方法有哪些？

Collections 类提供了一些常用的方法。

*  `sort(List<T>list)`：对指定列表进行排序。
 *  `binarySearch(List<?extendsComparable<?super T>>list,Tkey)`：在指定列表中进行二分查找，找到返回索引，找不到返回负数。
 *  `reverse(List<?>list)`：反转列表中的元素顺序。
 *  `shuffle(List<?>list)`：随机打乱列表中的元素顺序。
 *  `copy(List<?superT>dest,List<?extendsT>src)`：将 `src` 列表的元素复制到 `dest` 列表中。

> 四、Collections 类中的 sort 方法如何排序自定义对象？

`sort`方法默认采用自然顺序进行排序，即自定义对象的类实现了 `Comparable` 接口,并实现了 `compareTo` 方法。如果自定义对象的类没有实现 `Comparable` 接口，可以使用排序时提供的 `Comparator` 对象进行排序。

> 五、Collections 类中的 binarySearch 方法如何使用？

`binarySearch` 方法用于在已排序的 List 中进行二分查找，它的使用方式是传入指定的List和要查找的值,如果找到则返回索引，如果找不到则返回负数，要使用 `binarySearch` 方法，List必须是有序的。

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## 五、总结 ##

本文讲解了 Java 中常用类 Collections 的语法、使用说明和应用场景，并给出了样例代码。在下一篇博客中，将讲解 Java 中 ArrayList 集合类的知识。  
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