第十三章《集合》第6节：使用Collections类操作集合

Java提供了一个操作集合的工具类Collections，这个类中提供了大量方法对集合元素进行排序、查询和修改等操作，此外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。本小节将详细讲解Collections类的使用。

13.6.1 使用Collections对集合排序

Collections类中定义了很多对List集合进行排序的方法，如表13-12所示。

表13-12 Collections类的排序方法

下面的【例13_20】展示了Collections类集合排序方法的效果。

【例13_20 Collections类的集合排序方法】

Exam13_20.java

import java.util.*;
public class Exam13_20 {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList list = new ArrayList();
        list.add(3);
        list.add(5);
        list.add(2);
        list.add(0);
        list.add(1);
        System.out.println("list的原始状态："+list);
        //反转list中的元素
        Collections.reverse(list);
        System.out.println("反转后的list："+list);
        //对list元素进行升序排序
        Collections.sort(list);
        System.out.println("排序后的list："+list);
        //对list元素随机排序
        Collections.shuffle(list);
        System.out.println("随机排序后的list："+list);
    }
}

【例13_20】的运行结果如图13-27所示。

图13-27【例13_20】运行结果

13.6.2 使用Collections查找和替换集合元素

Collections还提供了一些查找和替换集合元素的方法，如表13-13所示。

表13-13 Collections类查找和替换元素的方法

下面的【例13_21】展示了如何使用表13-13所列出的方法完成元素的查找和替换

【例13_21 Collections类查找和替换元素的方法】

Exam13_21.java

import java.util.*;
public class Exam13_21 {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList nums = new ArrayList();
        nums.add(2);
        nums.add(-5);
        nums.add(3);
        nums.add(0);
        System.out.println("nums的原始状态："+nums);
        System.out.println("nums中最大的元素："+Collections.max (nums));
        System.out.println("nums中最小的元素："+Collections.min (nums));
        //把nums中的0全部替换为1
        Collections.replaceAll(nums , 0,1);
        System.out.println("nums中的0被替换为1："+nums);
        System. out.println("nums中-5出现的次数："+Collections. frequency(nums ,-5));
        //对nums集合排序
        Collections.sort (nums);
        System.out.println("排序后的nums："+nums);
        System.out.print("排序后nums中元素3的索引：");
        System.out.println(Collections.binarySearch (nums , 3));
    }
}

【例13_21】的运行结果如图13-28所示。

图13-28【例13_21】运行结果

13.6.4 同步控制

Java语言可以轻松的完成多线程编程。为帮助读者理解线程的概念，此处把线程比喻为一个能够独立完成任务的人，多线程也就是多个人同时完成自己的任务，这些线程在完成自身任务的过程中有可能会操作同一个对象，这样就有可能导致对象的状态出现错误。例如A线程负责向文件中写入“张小明”这个名字，而B线程负责向文件中写入“王敏慧”这个名字，如果A和B同时操作文件，就有可能导致文件中的内容变成“张小王明敏慧”，这样文件的内容就变得“乱七八糟”。为了避免出现这种现象，就必须要求多个线程不能同时操作同一个对象，如果一个对象能够做到不被多个线程同时操作，那么这个对象就是“线程安全”的，线程安全也可以被称为“线程同步”。

Java集合框架中的HashSet、TreeSet、ArrayList、ArrayDeque、LinkedList、HashMap和TreeMap都是不是线程安全的。如果有多个线程访问它们，而且有超过一个的线程试图修改它们，则存在线程安全的问题。Collections提供了一系列synchronizedXXX()方法，它们可以把它们包装成线程安全的集合，从而可以解决多线程并发访问集合时的线程安全问题。需要说明：这些被包装过的集合实际上是一种新的集合，而这些新的集合都是Collections所定义的静态内部类。下面的【例13_22】展示了如何使用Collections所提供的方法包装集合对象。

【例13_22 Collections类包装集合的方法】

Exam13_22.java

import java.util.*;
public class Exam13_22 {
    public static void main(String[] args) {
        ArrayList arrayList = new ArrayList();
        arrayList.add(1);
        arrayList.add(2);
        arrayList.add(3);
        HashSet hashSet = new HashSet(arrayList);
        HashMap hashMap = new HashMap();
        hashMap.put("张三","13899990000");
        hashMap.put("李四","13688887777");
        List list = Collections.synchronizedList(arrayList);
        Set set = Collections.synchronizedSet(hashSet);
        Map map = Collections.synchronizedMap(hashMap);
        System.out.println("原版ArrayList："+arrayList);
        System.out.println("被包装过的ArrayList："+list);
        System.out.println("原版HashSet："+hashSet);
        System.out.println("被包装过的HashSet："+set);
        System.out.println("原版HashMap："+hashMap);
        System.out.println("被包装过的HashMap："+map);
    }
}

【例13_22】的运行结果如图13-29所示。

图13-29【例13_22】运行结果

从图13-29可以看出：原版集合和包装版集合的元素是完全相同的，但包装版集合都是线程安全的。

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