Java11中Collections类的使用小结

目录

• 一、核心作用与定义
• 二、常用方法详解
• 1.排序相关
• 2.反转与随机打乱
• 3.搜索与替换
• 4.极值查找
• 5.集合修改
• 6.不可变集合
• 7.其他实用方法
• 三、Java 11新增特性
• 1.集合工厂方法
• 2.方法增强
• 四、与Java 8的差异
• 1.默认垃圾收集器变更
• 2.集合API扩展
• 3.语言特性影响
• 五、最佳实践建议
• 六、总结

一、核心作用与定义

Collections类是Java集合框架的核心工具类，位于java.util包中，提供了一系列静态方法用于操作List、Set、Map等集合。其核心作用包括：

• 简化集合操作：如排序、搜索、反转、填充等。
• 线程安全支持：通过同步包装器（如synchronizedList）实现线程安全。
• 不可变集合创建：提供方法生成不可修改的集合视图。
• 算法复用：封装常见集合操作算法，避免重复实现。

二、常用方法详解

1.排序相关

• sort(List<T> list)

  按自然顺序升序排序列表，要求元素实现Comparable接口。

  List<Integer> numbers = Arrays.asList(4, 2, 5, 1, 3);
  Collections.sort(numbers); // 输出 [1, 2, 3, 4, 5]
  

• sort(List<T> list, Comparator<? super T> c)

  按指定比较器排序，支持自定义排序逻辑。

  Comparator<Integer> descComparator = (a, b) -> b - a;
  Collections.sort(numbers, descComparator); // 降序排序
  

2.反转与随机打乱

• reverse(List<?> list)

  反转列表元素顺序。

  List<String> fruits = Arrays.asList("apple", "banana", "cherry");
  Collections.reverse(fruits); // 输出 [cherry, banana, apple]
  

• shuffle(List<?> list)

  随机打乱列表元素（默认使用随机源）。

  Collections.shuffle(fruits); // 输出顺序随机，如 [banana, apple, cherry]
  

3.搜索与替换

• binarySearch(List<?> list, T key)

  二分搜索，要求列表已排序。

  Collections.sort(numbers);
  int index = Collections.binarySearch(numbers, 4); // 返回索引3
  

• replaceAll(List<T> list, T oldVal, T newVal)

  替换所有旧编程客栈值为新值。

  List<String> words = Arrays.asList("hello", "world", "java");
  Collections.replaceAll(words, "java", "javafx"); // 输出 [hello, world, ATRllLYnjavafx]
  

4.极值查找

• min(Collection<? extends T> coll)

  返回集合最小元素。

  List<Integer> numbers = Arrays.asList(3, 1, 4, 1, 5, 9);
  int min = Collections.min(numbers); // 输出1
  

• max(Collection<? extends T> coll)

  返回集合最大元素。

  int max = Collections.max(numbers); // 输出9
  

5.集合修改

• fill(List<? super T> list, T obj)

  用指定元素填充列表。

  List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("a", "b", "c"));
  Collections.fill(list, "x"); // 输出 [x, x, x]
  

• copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src)

  复制源列表到目标列表（目标需足够长）。

  List<String> src = Arrays.asList("sun", "moon", "star");
  http://www.devze.comList<String> dest = new ArrayList<>(Arrays.asList("", "", ""));
  Collections.copy(dest, src); // 输出 [sun, moon, star]
  

6.不可变集合

• unmodifiableList(List<? extends T> list)

  返回不可修改的列表视图，修改会抛出UnsupportedOperationException。

  List<String> original = new ArrayList<>(Arrays.asList("one", "two"));
  List<String> unmodifiable = Collections.unmodifiableList(original);
  // unmodifiable.add("three"); // 抛出异常
  

7.其他实用方法

• frequency(Collection<?> c, Object o)

  统计元素出现次数。

  List<String> items = Arrays.asList("apple", "banana", "apple");
  int count = Collections.frequency(items, "apple"); // 输出2
  

• rotate(List<?>, int distanjavascriptce)

  循环移动元素（正数右移，负数左移）。

  List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
  Collections.rotate(list, 2); // 输出 [4, 5, 1, 2, 3]
  

三、Java 11新增特性

1.集合工厂方法

• List.of()、Set.of()、Map.of()

  快速创建不可变集合，支持1-10个元素的显式声明。

  List<String> list = List.of("Alice", "Bob", "Charlie"); // Java 11新增
  Set<Integer> set = Set.of(1, 2, 3);
  Map<String, Integer> map = Map.of("Alice",php 25, "Bob", 30);
  

• copyOf()

  复制集合为不可变形式，适用于已有集合。

  List<String> original = new ArrayList<>(Arrays.asList("a", "b"));
  List<String> copied = List.copyOf(original); // 返回不可变列表
  

2.方法增强

• indexOfSubList(List<?>, List<?>)

  查找子列表首次出现的位置。

  List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
  List<Integer> subList = Arrays.asList(3, 4);
  int index = Collections.indexOfSubList(list, subList); // 返回2
  

四、与Java 8的差异

1.默认垃圾收集器变更

• Java 11：默认使用G1 GC，优化低延迟场景，支持并发压缩和动态堆调整。
• Java 8：默认使用Parallel GC，强调高吞吐量。

2.集合API扩展

• Java 11新增集合工厂方法（如List.of()），简化不可变集合创建。
• Java 8需通过Collections.unmodifiableList手动包装。

3.语言特性影响

• Java 11支持局部变量类型推断（var），但Collections方法参数仍需显式类型。

  var list = List.of("a", "b"); // 有效
  Collections.sort(var list); // 无效，需显式类型
  

五、最佳实践建议

1. 线程安全

   使用同步包装器保护非线程安全集合：

   List<String> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
   

2. 不可变集合

   优先使用List.of()或Collections.unmodifiableList避免意外修改，提升代码安全性。

3. 性能优化

   • 对大列表使用G1 GC，调整堆参数（如-XX:G1HeapRegionSize）。
   • 避免在频繁修改的集合上使用不可变视图。

4. 算法选择

   根据场景选择合适方法：

   • 自然顺序排序用sort(List)，自定义排序用sort(List, Comparator)。
   • 查找极值时，优先使用min()/max()而非遍历。

六、总结

Java 11的Collections类在保持核心功能稳定的同时，通过新增工厂方法和增强现有方法，提升了开发效率和代码简洁性。用户应结合具体场景选择合适方法，并注意版本差异对代码的影响，尤其是垃圾收集器和集合API的变化。

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