第 15 章:Collections 工具类与常用技巧

学习目标

• 掌握 Collections 工具类的常用方法
• 学会集合与数组的互转

一、Collections 工具类

java.util.Collections 提供一堆静态方法操作集合:

List<Integer> list = new ArrayList<>(List.of(3, 1, 4, 1, 5, 9, 2, 6));

Collections.sort(list);                  // 排序(自然顺序)
Collections.reverse(list);               // 反转
Collections.shuffle(list);               // 随机打乱
Collections.max(list);                   // 最大值
Collections.min(list);                   // 最小值
Collections.frequency(list, 1);          // 元素出现次数
Collections.replaceAll(list, 1, 100);    // 替换所有

// 线程安全包装(简单的 synchronized 包装,性能一般)
List<Integer> safeList = Collections.synchronizedList(list);

按自定义规则排序:

List<String> names = new ArrayList<>(List.of("Bob", "Alice", "Charlie"));
names.sort((a, b) -> a.length() - b.length());   // 按字符串长度排
// [Bob, Alice, Charlie]

二、数组与集合互转

// 数组 → List
String[] arr = {"a", "b", "c"};
List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(arr));   // 可变 List

// 数组 → Set(自动去重)
Set<String> set = new HashSet<>(Arrays.asList(arr));

// List → 数组
String[] newArr = list.toArray(new String[0]);

⚠️ 坑 1:Arrays.asList(arr) 返回的是固定大小 List,不能 add/remove,必须 new ArrayList<>(...) 包一层。

⚠️ 坑 2:list.toArray() 返回 Object[],需要强转;用 list.toArray(new String[0]) 指定类型。

三、List/Set/Map 选型速查

场景	推荐
有序、可重复、随机访问	ArrayList
频繁插入删除两端	LinkedList(或 ArrayDeque)
去重、无序	HashSet
去重、保留插入顺序	LinkedHashSet
自动排序	TreeSet
键值对、快速查找	HashMap
键值对、保留插入顺序	LinkedHashMap
键值对、自动排序	TreeMap
多线程并发	ConcurrentHashMap

四、不可变集合(JDK 9+)

List<String> list = List.of("a", "b", "c");          // 不可变 List
Set<String> set = Set.of("a", "b", "c");              // 不可变 Set
Map<String, Integer> map = Map.of("a", 1, "b", 2);   // 不可变 Map

⚠️ 坑 3:List.of() / Set.of() / Map.of() 都是不可变,任何修改操作抛 UnsupportedOperationException。和 Arrays.asList() 一样,不能 add/remove。

五、实战:工具方法集合

public class CollectionUtils {

    private CollectionUtils() { }   // 工具类禁止实例化

    public static <T> List<T> deduplicate(List<T> list) {
        return new ArrayList<>(new LinkedHashSet<>(list));  // 保序去重
    }

    public static <K, V> Map<K, V> filter(Map<K, V> map, Predicate<V> p) {
        Map<K, V> result = new LinkedHashMap<>();
        map.forEach((k, v) -> {
            if (p.test(v)) result.put(k, v);
        });
        return result;
    }
}

六、本章小结

要点	关键
Collections	静态工具类,排序/反转/最大/最小等
数组 → List	new ArrayList<>(Arrays.asList(arr))
List → 数组	list.toArray(new String[0])
不可变集合	List.of() / Set.of() / Map.of(),JDK 9+
选型原则	默认 ArrayList + HashMap,要线程安全用 ConcurrentHashMap

动手练习

1. 集合工具方法:写 CollectionUtils.max(List),返回最大值
2. 按字符串长度排序:用 sort + Comparator 排序 List<String>
3. 统计字符频次:用 Map 统计一段文本中每个单词出现的次数

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