241. Java 集合 - 使用 Collections 工厂类处理集合

241. Java 集合 - 使用 Collections 工厂类处理集合

Collections 工厂类提供了一组方法来操作集合及其内容，包含了约 70 个方法。在本节中，我们将重点介绍其中的一部分。

🏆 提取集合中的最小值或最大值

Collections 类提供了两个方法 min() 和 max() 来提取集合中的最小值和最大值。你可以通过以下两种方式调用它们：

1. 不带比较器：如果没有提供比较器，集合中的元素必须实现 Comparable 接口，否则会抛出 ClassCastException 异常。
2. 带比较器：如果提供了一个比较器，min() 和 max() 将使用它来确定最小值或最大值，无论集合元素是否实现 Comparable。

示例：获取最小值和最大值

List<Integer> numbers = List.of(5, 2, 9, 1, 7);
int min = Collections.min(numbers);
int max = Collections.max(numbers);
System.out.println("Min: " + min + ", Max: " + max);

注意：

• 对于空集合，调用 min() 或 max() 方法会抛出 NoSuchMethodException 异常。

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🔍 查找列表中的子列表

Collections 类提供了两个方法来查找子列表在更大列表中的位置：

1. indexOfSublist(List<?> source, List<?> target)：返回目标列表中第一个元素在源列表中的索引。如果目标列表不存在，返回 -1。
2. lastIndexOfSublist(List<?> source, List<?> target)：返回目标列表最后一个元素在源列表中的索引。

示例：查找子列表

List<String> source = List.of("a", "b", "c", "d", "e");
List<String> target = List.of("c", "d");
int index = Collections.indexOfSubList(source, target);
System.out.println("Index of sublist: " + index);

输出：

Index of sublist: 2

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🔄 更改列表元素的顺序

Collections 类提供了几个方法来改变列表中元素的顺序：

1. sort()：按升序排序列表。可以传入一个 Comparator，如果没有，则要求元素必须实现 Comparable 接口。自 Java SE 8 以来，推荐使用 List 接口中的 sort() 方法。
2. shuffle()：随机打乱列表元素的顺序。可以传入一个 Random 实例，如果需要可重复的随机顺序。
3. rotate()：旋转列表的元素。旋转后，索引 0 的元素将移动到索引 1，依此类推，最后的元素将移动到列表的开头。

示例：旋转列表元素

List<String> strings = Arrays.asList("0", "1", "2", "3", "4");
System.out.println("Before rotate: " + strings);
Collections.rotate(strings, 1); // 向右旋转
System.out.println("After rotate: " + strings);

输出：

Before rotate: [0, 1, 2, 3, 4]
After rotate: [4, 0, 1, 2, 3]

1. reverse()：反转列表中元素的顺序。
2. swap()：交换列表中的两个元素。

示例：反转列表

List<String> strings = Arrays.asList("a", "b", "c", "d");
Collections.reverse(strings);
System.out.println("Reversed list: " + strings);

输出：

Reversed list: [d, c, b, a]

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🛡️ 包装集合为不可变集合

Collections 工厂类提供了几种方法，用于创建集合的不可变包装器。包装后的集合无法修改，任何修改操作都会抛出异常。重要的是，这些方法返回的是包装器，而不是集合的副本，所以如果原集合被修改，包装器也会反映出这些变化。

这些方法的命名遵循一定规则，通常以 unmodifiable 开头。例如，要创建一个不可变的 List 包装器，你可以使用 unmodifiableList() 方法。

示例：创建不可变列表

List<String> strings = new ArrayList<>(Arrays.asList("0", "1", "2", "3", "4"));
List<String> immutableStrings = Collections.unmodifiableList(strings);
System.out.println(immutableStrings);
// 下面的代码会抛出 UnsupportedOperationException 异常
immutableStrings.add("5");

输出：

[0, 1, 2, 3, 4]

注意：如果你修改了原始集合（strings），它也会反映在不可变集合中。这是因为不可变包装器仅仅是原集合的一个视图。

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🔒 包装集合为同步集合

和创建不可变集合类似，Collections 工厂类还可以创建同步集合的包装器。同步集合确保在多线程环境下安全访问。

同步集合的命名规则为：synchronized 后跟集合类型名称。例如，要创建同步的 List，你可以使用 synchronizedList() 方法。

示例：创建同步列表

List<String> synchronizedList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>(Arrays.asList("a", "b", "c")));

注意事项：

• 所有对集合的访问必须通过同步包装器进行。
• 在遍历集合时，使用迭代器或流时，代码需要进行同步操作，以避免竞态条件。

尽管 Collections 提供了同步集合，但 Java.util.concurrent 包中的类通常提供了更好的并发解决方案。

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📜 小结

1. min() 和 max()：提取集合中的最小值和最大值，支持使用比较器。
2. indexOfSubList() 和 lastIndexOfSubList()：查找子列表在大列表中的位置。
3. 排序和顺序操作：sort(), shuffle(), rotate(), reverse() 和 swap() 提供了多种操作集合顺序的方法。
4. 不可变集合包装：使用 unmodifiable 系列方法创建不可变集合，修改原集合会反映到不可变集合中。
5. 同步集合包装：使用 synchronized 系列方法创建同步集合，确保线程安全。

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问题：如何通过 Collections 类创建一个不可变的 List？
答案：你可以使用 Collections.unmodifiableList() 方法创建一个不可变的 List，但要小心，如果原始集合被修改，包装器也会反映这些变化。