Java集合工具类Collections详解

一、Collections工具类概述

Collections是Java中操作Set、List和Map等集合的工具类，位于java.util包中。它提供了一系列静态方法用于对集合元素进行排序、查询、修改等操作，还包括对集合对象设置不可变、实现同步控制等功能。

二、Collections常用功能

1. 排序操作

• public static <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
  • 列表中的所有元素都必须实现Comparable接口

• public static <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

2. 打乱顺序

• public static void shuffle(List<?> list)
  • 随机打乱集合中元素的顺序

3. 批量添加元素

• public static <T> boolean addAll(Collection<? super T> c, T... elements)
  • 将所有指定元素添加到指定集合中

三、排序实现方式

1. Comparable接口实现排序

当使用Collections.sort(List)方法时，集合中的元素必须实现Comparable接口，并重写compareTo(T o)方法。

public class Person implements Comparable<Person> {
    private String name;
    private int age;
    
    @Override
    public int compareTo(Person o) {
        // 升序：this - o
        // 降序：o - this
        return this.age - o.age; // 按年龄升序
    }
}

2. Comparator接口实现排序

当需要更灵活的排序方式时，可以使用Comparator：

Collections.sort(people, new Comparator<Person>() {
    @Override
    public int compare(Person o1, Person o2) {
        // 前者-后者：升序
        // 后者-前者：降序
        return o2.getAge() - o1.getAge(); // 按年龄降序
    }
});

3. Comparable与Comparator比较

四、其他实用方法

1. 查找操作

   • binarySearch(List, key)：二分查找
   • max(Collection)：返回最大元素
   • min(Collection)：返回最小元素

2. 不可变集合

   • unmodifiableXxx()：返回不可修改的集合视图

3. 同步控制

   • synchronizedXxx()：返回线程安全的集合包装

4. 其他

   • reverse(List)：反转列表
   • fill(List, obj)：用指定元素替换列表中所有元素
   • copy(dest, src)：复制列表
   • swap(List, i, j)：交换列表中两个元素的位置

五、使用示例

1. 基本类型排序

List<Integer> numbers = new ArrayList<>();
Collections.addAll(numbers, 3, 34, 345, 66, 22, 1);
Collections.sort(numbers); // 排序
Collections.shuffle(numbers); // 打乱顺序

2. 字符串排序

List<String> strings = new ArrayList<>();
strings.add("nihao");
strings.add("hello");
strings.add("world");
Collections.sort(strings); // 按字典序排序

3. 自定义对象排序

List<Person> people = new ArrayList<>();
people.add(new Person("秋香", 15));
people.add(new Person("石榴姐", 19));

// 使用Comparable排序
Collections.sort(people);

// 使用Comparator排序
Collections.sort(people, (p1, p2) -> p2.getAge() - p1.getAge());

六、注意事项

1. 使用sort(List)方法时，集合元素必须实现Comparable接口
2. 对于Map的操作，Collections主要用于操作其键或值的集合视图
3. 对于整个Map的操作，通常直接使用Map接口提供的方法更合适
4. 使用不可变集合视图后，尝试修改会抛出UnsupportedOperationException
5. 同步集合包装器提供了基本的线程安全，但复合操作仍需额外同步

七、总结

Collections工具类为Java集合操作提供了强大支持，特别是排序功能。掌握Comparable和Comparator两种排序方式，能够灵活应对各种排序需求。对于自定义类型，推荐优先使用Comparator方式，因为它不会侵入原有类代码，且支持多种排序规则。