Java 集合系列之六：工具类Collections和Arrays基本操作

1. Collections

Collections类主要是完成了两个主要功能

1. 提供了若干简单而又有用的算法，比如排序，二分查找，求最大最小值等等。
2. 提供对集合进行包装的静态方法。比如把指定的集合包装成线程安全的集合、包装成不可修改的集合、包装成类型安全的集合等。
3. sort内部调用的是Arrays.sort(a);
4. Collections.copy( )本身用到了深拷贝

<T> boolean             addAll(Collection<? super T> c, T... elements) //将所有指定元素添加到指定 collection 中。
<T> Queue<T>            asLifoQueue(Deque<T> deque) //以后进先出 (Lifo) Queue 的形式返回某个 Deque 的视图。
<T> int                 binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key) //使用二分搜索法搜索指定列表，以获得指定对象。
<T> int                 binarySearch(List<? extends T> list, T key, Comparator<? super T> c) //使用二分搜索法搜索指定列表，以获得指定对象。
<E> Collection<E>       checkedCollection(Collection<E> c, Class<E> type) //返回指定 collection 的一个动态类型安全视图。
<E> List<E>             checkedList(List<E> list, Class<E> type) //返回指定列表的一个动态类型安全视图。
<K,V> Map<K,V>          checkedMap(Map<K,V> m, Class<K> keyType, Class<V> valueType) //返回指定映射的一个动态类型安全视图。
<E> Set<E>              checkedSet(Set<E> s, Class<E> type) //返回指定 set 的一个动态类型安全视图。
<K,V> SortedMap<K,V>    checkedSortedMap(SortedMap<K,V> m, Class<K> keyType, Class<V> valueType) //返回指定有序映射的一个动态类型安全视图。
<E> SortedSet<E>        checkedSortedSet(SortedSet<E> s, Class<E> type) //返回指定有序 set 的一个动态类型安全视图。
<T> void                copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src) //将所有元素从一个列表复制到另一个列表。 
boolean 　　　　　　　　　　disjoint(Collection<?> c1, Collection<?> c2) //如果两个指定 collection 中没有相同的元素，则返回 true。
<T> List<T>             emptyList() //返回空的列表（不可变的）。
<K,V> Map<K,V>          emptyMap() //返回空的映射（不可变的）。
<T> Set<T>              emptySet() //返回空的 set（不可变的）。
<T> Enumeration<T>      enumeration(Collection<T> c) //返回一个指定 collection 上的枚举。
<T> void                fill(List<? super T> list, T obj) //使用指定元素替换指定列表中的所有元素。 
int 　　　　　　　　　　　　frequency(Collection<?> c, Object o) //返回指定 collection 中等于指定对象的元素数。 
int    　　　　　　　　　　indexOfSubList(List<?> source, List<?> target) //返回指定源列表中第一次出现指定目标列表的起始位置；如果没有出现这样的列表，则返回 -1。 
int    　　　　　　　　　　lastIndexOfSubList(List<?> source, List<?> target) //返回指定源列表中最后一次出现指定目标列表的起始位置；如果没有出现这样的列表，则返回 -1。
<T> ArrayList<T>        list(Enumeration<T> e) //返回一个数组列表，它按返回顺序包含指定枚举返回的元素。
<T extends Object & Comparable<? super T>>  T    max(Collection<? extends T> coll) //根据元素的自然顺序，返回给定 collection 的最大元素。
<T> T                    max(Collection<? extends T> coll, Comparator<? super T> comp) //根据指定比较器产生的顺序，返回给定 collection 的最大元素。
<T extends Object & Comparable<? super T>>  T    min(Collection<? extends T> coll) //根据元素的自然顺序 返回给定 collection 的最小元素。
<T> T                    min(Collection<? extends T> coll, Comparator<? super T> comp) //根据指定比较器产生的顺序，返回给定 collection 的最小元素。
<T> List<T>              nCopies(int n, T o) //返回由指定对象的 n 个副本组成的不可变列表。
<E> Set<E>               newSetFromMap(Map<E,Boolean> map) //返回指定映射支持的 set。
<T> boolean              replaceAll(List<T> list, T oldVal, T newVal) //使用另一个值替换列表中出现的所有某一指定值。 
void 　　　　　　　　　　　　reverse(List<?> list) //反转指定列表中元素的顺序。
<T> Comparator<T>        reverseOrder() //返回一个比较器，它强行逆转实现了 Comparable 接口的对象 collection 的自然顺序。
<T> Comparator<T>        reverseOrder(Comparator<T> cmp) //返回一个比较器，它强行逆转指定比较器的顺序。 
void    　　　　　　　　　　rotate(List<?> list, int distance) //根据指定的距离轮换指定列表中的元素。 
void    　　　　　　　　　　shuffle(List<?> list) //使用默认随机源对指定列表进行置换。 
void    　　　　　　　　　　shuffle(List<?> list, Random rnd) //使用指定的随机源对指定列表进行置换。
<T> Set<T>               singleton(T o) //返回一个只包含指定对象的不可变 set。
<T> List<T>              singletonList(T o) //返回一个只包含指定对象的不可变列表。
<K,V> Map<K,V>           singletonMap(K key, V value) //返回一个不可变的映射，它只将指定键映射到指定值。
<T extends Comparable<? super T>> void    sort(List<T> list) //根据元素的自然顺序 对指定列表按升序进行排序。
<T> void                sort(List<T> list, Comparator<? super T> c) //根据指定比较器产生的顺序对指定列表进行排序。 
void    　　　　　　　　　 swap(List<?> list, int i, int j) //在指定列表的指定位置处交换元素。
<T> Collection<T>       synchronizedCollection(Collection<T> c) //返回指定 collection 支持的同步（线程安全的）collection。
<T> List<T>             synchronizedList(List<T> list) //返回指定列表支持的同步（线程安全的）列表。
<K,V> Map<K,V>          synchronizedMap(Map<K,V> m) //返回由指定映射支持的同步（线程安全的）映射。
<T> Set<T>              synchronizedSet(Set<T> s) //返回指定 set 支持的同步（线程安全的）set。
<K,V> SortedMap<K,V>    synchronizedSortedMap(SortedMap<K,V> m) //返回指定有序映射支持的同步（线程安全的）有序映射。
<T> SortedSet<T>        synchronizedSortedSet(SortedSet<T> s) //返回指定有序 set 支持的同步（线程安全的）有序 set。
<T> Collection<T>       unmodifiableCollection(Collection<? extends T> c) //返回指定 collection 的不可修改视图。
<T> List<T>             unmodifiableList(List<? extends T> list) //返回指定列表的不可修改视图。
<K,V> Map<K,V>          unmodifiableMap(Map<? extends K,? extends V> m) //返回指定映射的不可修改视图。
<T> Set<T>              unmodifiableSet(Set<? extends T> s) //返回指定 set 的不可修改视图。
<K,V> SortedMap<K,V>    unmodifiableSortedMap(SortedMap<K,? extends V> m) //返回指定有序映射的不可修改视图。
<T> SortedSet<T>        unmodifiableSortedSet(SortedSet<T> s) //返回指定有序 set 的不可修改视图。

2. Arrays

1. Arrays的源码大致分为三种：parallel开头的都是并行处理的，deep开头的都是用于数组嵌套相关的操作，另一种就是我们常用的简单操作；

sort方法

　　Arrays提供了一系列重载的sort方法，默认都是升序排列的。大体上可以分为两种，

　　一种是针对基本数据类型来进行排序，包括int，long，byte，float，double等类型，底层都是通过调用DualPivotQuicksort该类的sort方法来实现的。DualPivotQuicksort这个类是JAVA1.7之后专门提供给Java内部排序使用的专用类，被称为双枢轴快速排序，用来优化原先的快速排序，该算法一般能提供O(nlog(n))的时间复杂度，

　　另一种是针对Object数组类型来进行排序sort(Object[] a)。该算法的实现又分为两种，一种通过归并排序算法来实现，另一种通过使用TimSort排序算法来实现。TimSort算法是一种插入与传统归并算法结合的一种算法，是对归并算法的一种优化。至于使用哪一种算法，需要设置系统变量：java.util.Arrays.useLegacyMergeSort，通过设置为true，来使用归并算法，否则使用TimSort算法。默认情况下我们是不会用到归并算法的，并且在JDK文档中有说明，在后续的版本中，legacyMergeSort归并算法会被移除掉。

parallelSort方法

  Arrays同样提供了一系列重载的parallelSort方法，用于数字类型的并行排序，同样默认也是升序排列的。这一系列算法是JAVA1.8之后引入的，基于JAVA的并行处理框架fork/join框架，而fork/join框架，是Java1.7引入，目的是为了充分利用多核处理器，编写并行程序，提高程序性能的框架。
　　程序里进行了判断，如果数组长度太小，小于并行排序的最小长度或者并行线程池的大小是1，这时候就不再使用并行处理，还是使用DualPivotQuicksort的sort方法来进行排序。

copy方法

　　Array.copy() 底层是通过System的native方法arraycopy来实现的，这个方法在操作集合的时候也经常用到。

　　System.CopyOf()

1. 当数组为一维数组，且元素为基本类型或String类型时，属于深复制，即原数组与新数组的元素不会相互影响，String的特殊是因为它的不可变性
2. 当数组为多维数组，或一维数组中的元素为引用类型时，属于浅复制，原数组与新数组的元素引用指向同一个对象

static <T> List<T>    asList(T... a) //返回一个受指定数组支持的固定大小的列表。
static int    binarySearch(byte[] a, byte key) //使用二分搜索法来搜索指定的 byte 型数组，以获得指定的值。
static int    binarySearch(byte[] a, int fromIndex, int toIndex, byte key) //使用二分搜索法来搜索指定的 byte 型数组的范围，以获得指定的值。
static int    binarySearch(char[] a, char key) //使用二分搜索法来搜索指定的 char 型数组，以获得指定的值。
static int    binarySearch(char[] a, int fromIndex, int toIndex, char key) //使用二分搜索法来搜索指定的 char 型数组的范围，以获得指定的值。
static int    binarySearch(double[] a, double key) //使用二分搜索法来搜索指定的 double 型数组，以获得指定的值。
static int    binarySearch(double[] a, int fromIndex, int toIndex, double key) //使用二分搜索法来搜索指定的 double 型数组的范围，以获得指定的值。
static int    binarySearch(float[] a, float key) //使用二分搜索法来搜索指定的 float 型数组，以获得指定的值。
static int    binarySearch(float[] a, int fromIndex, int toIndex, float key) //使用二分搜索法来搜索指定的 float 型数组的范围，以获得指定的值。
static int    binarySearch(int[] a, int key) //使用二分搜索法来搜索指定的 int 型数组，以获得指定的值。
static int    binarySearch(int[] a, int fromIndex, int toIndex, int key) //使用二分搜索法来搜索指定的 int 型数组的范围，以获得指定的值。
static int    binarySearch(long[] a, int fromIndex, int toIndex, long key) //使用二分搜索法来搜索指定的 long 型数组的范围，以获得指定的值。
static int    binarySearch(long[] a, long key) //使用二分搜索法来搜索指定的 long 型数组，以获得指定的值。
static int    binarySearch(Object[] a, int fromIndex, int toIndex, Object key) //使用二分搜索法来搜索指定数组的范围，以获得指定对象。
static int    binarySearch(Object[] a, Object key) //使用二分搜索法来搜索指定数组，以获得指定对象。
static int    binarySearch(short[] a, int fromIndex, int toIndex, short key) //使用二分搜索法来搜索指定的 short 型数组的范围，以获得指定的值。
static int    binarySearch(short[] a, short key) //使用二分搜索法来搜索指定的 short 型数组，以获得指定的值。
static <T> int    binarySearch(T[] a, int fromIndex, int toIndex, T key, Comparator<? super T> c) //使用二分搜索法来搜索指定数组的范围，以获得指定对象。
static <T> int    binarySearch(T[] a, T key, Comparator<? super T> c) //使用二分搜索法来搜索指定数组，以获得指定对象。
static boolean[]    copyOf(boolean[] original, int newLength) //复制指定的数组，截取或用 false 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。
static byte[]    copyOf(byte[] original, int newLength) //复制指定的数组，截取或用 0 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。
static char[]    copyOf(char[] original, int newLength) //复制指定的数组，截取或用 null 字符填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。
static double[]    copyOf(double[] original, int newLength) //复制指定的数组，截取或用 0 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。
static float[]    copyOf(float[] original, int newLength) //复制指定的数组，截取或用 0 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。
static int[]    copyOf(int[] original, int newLength) //复制指定的数组，截取或用 0 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。
static long[]    copyOf(long[] original, int newLength) //复制指定的数组，截取或用 0 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。
static short[]    copyOf(short[] original, int newLength) //复制指定的数组，截取或用 0 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。
static <T> T[]    copyOf(T[] original, int newLength) //复制指定的数组，截取或用 null 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。
static <T,U> T[]    copyOf(U[] original, int newLength, Class<? extends T[]> newType) //复制指定的数组，截取或用 null 填充（如有必要），以使副本具有指定的长度。
static boolean[]    copyOfRange(boolean[] original, int from, int to) //将指定数组的指定范围复制到一个新数组。
static byte[]    copyOfRange(byte[] original, int from, int to) //将指定数组的指定范围复制到一个新数组。
static char[]    copyOfRange(char[] original, int from, int to) //将指定数组的指定范围复制到一个新数组。
static double[]    copyOfRange(double[] original, int from, int to) //将指定数组的指定范围复制到一个新数组。
static float[]    copyOfRange(float[] original, int from, int to) //将指定数组的指定范围复制到一个新数组。
static int[]    copyOfRange(int[] original, int from, int to) //将指定数组的指定范围复制到一个新数组。
static long[]    copyOfRange(long[] original, int from, int to) //将指定数组的指定范围复制到一个新数组。
static short[]    copyOfRange(short[] original, int from, int to) //将指定数组的指定范围复制到一个新数组。
static <T> T[]    copyOfRange(T[] original, int from, int to) //将指定数组的指定范围复制到一个新数组。
static <T,U> T[]    copyOfRange(U[] original, int from, int to, Class<? extends T[]> newType) //将指定数组的指定范围复制到一个新数组。
static boolean    deepEquals(Object[] a1, Object[] a2) //如果两个指定数组彼此是深层相等 的，则返回 true。
static int    deepHashCode(Object[] a) //基于指定数组的“深层内容”返回哈希码。
static String    deepToString(Object[] a) //返回指定数组“深层内容”的字符串表示形式。
static boolean    equals(boolean[] a, boolean[] a2) //如果两个指定的 boolean 型数组彼此相等，则返回 true。
static boolean    equals(byte[] a, byte[] a2) //如果两个指定的 byte 型数组彼此相等，则返回 true。
static boolean    equals(char[] a, char[] a2) //如果两个指定的 char 型数组彼此相等，则返回 true。
static boolean    equals(double[] a, double[] a2) //如果两个指定的 double 型数组彼此相等，则返回 true。
static boolean    equals(float[] a, float[] a2) //如果两个指定的 float 型数组彼此相等，则返回 true。
static boolean    equals(int[] a, int[] a2) //如果两个指定的 int 型数组彼此相等，则返回 true。
static boolean    equals(long[] a, long[] a2) //如果两个指定的 long 型数组彼此相等，则返回 true。
static boolean    equals(Object[] a, Object[] a2) //如果两个指定的 Objects 数组彼此相等，则返回 true。
static boolean    equals(short[] a, short[] a2) //如果两个指定的 short 型数组彼此相等，则返回 true。
static void    fill(boolean[] a, boolean val) //将指定的 boolean 值分配给指定 boolean 型数组的每个元素。
static void    fill(boolean[] a, int fromIndex, int toIndex, boolean val) //将指定的 boolean 值分配给指定 boolean 型数组指定范围中的每个元素。
static void    fill(byte[] a, byte val) //将指定的 byte 值分配给指定 byte 节型数组的每个元素。
static void    fill(byte[] a, int fromIndex, int toIndex, byte val) //将指定的 byte 值分配给指定 byte 型数组指定范围中的每个元素。
static void    fill(char[] a, char val) //将指定的 char 值分配给指定 char 型数组的每个元素。
static void    fill(char[] a, int fromIndex, int toIndex, char val) //将指定的 char 值分配给指定 char 型数组指定范围中的每个元素。
static void    fill(double[] a, double val) //将指定的 double 值分配给指定 double 型数组的每个元素。
static void    fill(double[] a, int fromIndex, int toIndex, double val) //将指定的 double 值分配给指定 double 型数组指定范围中的每个元素。
static void    fill(float[] a, float val) //将指定的 float 值分配给指定 float 型数组的每个元素。
static void    fill(float[] a, int fromIndex, int toIndex, float val) //将指定的 float 值分配给指定 float 型数组指定范围中的每个元素。
static void    fill(int[] a, int val) //将指定的 int 值分配给指定 int 型数组的每个元素。
static void    fill(int[] a, int fromIndex, int toIndex, int val) //将指定的 int 值分配给指定 int 型数组指定范围中的每个元素。
static void    fill(long[] a, int fromIndex, int toIndex, long val) //将指定的 long 值分配给指定 long 型数组指定范围中的每个元素。
static void    fill(long[] a, long val) //将指定的 long 值分配给指定 long 型数组的每个元素。
static void    fill(Object[] a, int fromIndex, int toIndex, Object val) //将指定的 Object 引用分配给指定 Object 数组指定范围中的每个元素。
static void    fill(Object[] a, Object val) //将指定的 Object 引用分配给指定 Object 数组的每个元素。
static void    fill(short[] a, int fromIndex, int toIndex, short val) //将指定的 short 值分配给指定 short 型数组指定范围中的每个元素。
static void    fill(short[] a, short val) //将指定的 short 值分配给指定 short 型数组的每个元素。
static int    hashCode(boolean[] a) //基于指定数组的内容返回哈希码。
static int    hashCode(byte[] a) //基于指定数组的内容返回哈希码。
static int    hashCode(char[] a) //基于指定数组的内容返回哈希码。
static int    hashCode(double[] a) //基于指定数组的内容返回哈希码。
static int    hashCode(float[] a) //基于指定数组的内容返回哈希码。
static int    hashCode(int[] a) //基于指定数组的内容返回哈希码。
static int    hashCode(long[] a) //基于指定数组的内容返回哈希码。
static int    hashCode(Object[] a) //基于指定数组的内容返回哈希码。
static int    hashCode(short[] a) //基于指定数组的内容返回哈希码。
static void    sort(byte[] a) //对指定的 byte 型数组按数字升序进行排序。
static void    sort(byte[] a, int fromIndex, int toIndex) //对指定 byte 型数组的指定范围按数字升序进行排序。
static void    sort(char[] a) //对指定的 char 型数组按数字升序进行排序。
static void    sort(char[] a, int fromIndex, int toIndex) //对指定 char 型数组的指定范围按数字升序进行排序。
static void    sort(double[] a) //对指定的 double 型数组按数字升序进行排序。
static void    sort(double[] a, int fromIndex, int toIndex) //对指定 double 型数组的指定范围按数字升序进行排序。
static void    sort(float[] a) //对指定的 float 型数组按数字升序进行排序。
static void    sort(float[] a, int fromIndex, int toIndex) //对指定 float 型数组的指定范围按数字升序进行排序。
static void    sort(int[] a) //对指定的 int 型数组按数字升序进行排序。
static void    sort(int[] a, int fromIndex, int toIndex) //对指定 int 型数组的指定范围按数字升序进行排序。
static void    sort(long[] a) //对指定的 long 型数组按数字升序进行排序。
static void    sort(long[] a, int fromIndex, int toIndex) //对指定 long 型数组的指定范围按数字升序进行排序。
static void    sort(Object[] a) //根据元素的自然顺序对指定对象数组按升序进行排序。
static void    sort(Object[] a, int fromIndex, int toIndex) //根据元素的自然顺序对指定对象数组的指定范围按升序进行排序。
static void    sort(short[] a) //对指定的 short 型数组按数字升序进行排序。
static void    sort(short[] a, int fromIndex, int toIndex) //对指定 short 型数组的指定范围按数字升序进行排序。
static <T> void    sort(T[] a, Comparator<? super T> c) //根据指定比较器产生的顺序对指定对象数组进行排序。
static <T> void    sort(T[] a, int fromIndex, int toIndex, Comparator<? super T> c) //根据指定比较器产生的顺序对指定对象数组的指定范围进行排序。
static String    toString(boolean[] a) //返回指定数组内容的字符串表示形式。
static String    toString(byte[] a) //返回指定数组内容的字符串表示形式。
static String    toString(char[] a) //返回指定数组内容的字符串表示形式。
static String    toString(double[] a) //返回指定数组内容的字符串表示形式。
static String    toString(float[] a) //返回指定数组内容的字符串表示形式。
static String    toString(int[] a) //返回指定数组内容的字符串表示形式。
static String    toString(long[] a) //返回指定数组内容的字符串表示形式。
static String    toString(Object[] a) //返回指定数组内容的字符串表示形式。
static String    toString(short[] a) //返回指定数组内容的字符串表示形式。