JDK源碼解析之Java.util.Collections

java.util.Collections 是一個包裝類。它包含有各種有關集合操作的靜態多態方法。此類不能實例化，就像一個工具類,服務于Java的Collection框架。

一、源碼解析

1、不可實例化

  	private Collections() {}

Collections是util包中一個不可實例化的類。

2、優化參數

    private static final int BINARYSEARCH_THRESHOLD   = 5000;private static final int REVERSE_THRESHOLD        =   18;private static final int SHUFFLE_THRESHOLD        =    5;private static final int FILL_THRESHOLD           =   25;private static final int ROTATE_THRESHOLD         =  100;private static final int COPY_THRESHOLD           =   10;private static final int REPLACEALL_THRESHOLD     =   11;private static final int INDEXOFSUBLIST_THRESHOLD =   35;

Collecions定義的這些變量叫做優化參數(Tuning Parameter)，其作用在于優化類中方法的性能(permformance)。

3、排序函數sort()

3.1、根據元素的自然順序對指定列表按升序進行排序

    @SuppressWarnings("unchecked")public static <T extends Comparable<? super T>> void sort(List<T> list) {list.sort(null);}

參數：要排序的列表。

3.2、根據指定比較器產生的順序對指定列表進行排序。此列表內的所有元素都必須可使用指定比較器相互比較。

    @SuppressWarnings({"unchecked", "rawtypes"})public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c) {list.sort(c);}

參數：list-要排序的列表；c-確定列表順序的比較器。

3.3、關于list.sort方法

List.sort是JDK在1.8增加的方法

@SuppressWarnings({"unchecked", "rawtypes"})default void sort(Comparator<? super E> c) {Object[] a = this.toArray();Arrays.sort(a, (Comparator) c);ListIterator<E> i = this.listIterator();for (Object e : a) {i.next();i.set((E) e);}}

首先，傳入一個比較器作為參數，然后就是將list轉換成一個數組，再對這個數組進行排序，排序完之后，再利用iterator重新改變list。

4、二分查找方法binarySearch()

Collection中binarySearch及其相關的方法有很多，這里只選兩個有代表性的

4.1、使用二分搜索法搜索指定列表，以獲得指定對象，在進行此方法調用前比較要將列表元素按照升序排序，否則結果不確定，此方法會執行O(n)次鏈接遍歷和O(log n)次元素比較。

    public static <T> int binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key) {if (list instanceof RandomAccess || list.size()<BINARYSEARCH_THRESHOLD)return Collections.indexedBinarySearch(list, key);elsereturn Collections.iteratorBinarySearch(list, key);}

參數: list-要搜索的鏈表，key-要搜索的鍵。

4.2、根據指定的比較器對列表進行升序排序。

    public static <T> int binarySearch(List<? extends T> list, T key, Comparator<? super T> c) {if (c==null)return binarySearch((List<? extends Comparable<? super T>>) list, key);if (list instanceof RandomAccess || list.size()<BINARYSEARCH_THRESHOLD)return Collections.indexedBinarySearch(list, key, c);elsereturn Collections.iteratorBinarySearch(list, key, c);}

參數：list-要搜索的列表，key-要搜索的鍵，c-排序列表的比較器。

5、反轉方法reverse()

轉指定列表中元素的順序，此方法以線性時間運行。

@SuppressWarnings({"rawtypes", "unchecked"})
public static void reverse(List<?> list) {int size = list.size();if (size < REVERSE_THRESHOLD || list instanceof RandomAccess) {for (int i=0, mid=size>>1, j=size-1; i<mid; i++, j--)swap(list, i, j);} else {// instead of using a raw type here, it's possible to capture// the wildcard but it will require a call to a supplementary// private methodListIterator fwd = list.listIterator();ListIterator rev = list.listIterator(size);for (int i=0, mid=list.size()>>1; i<mid; i++) {Object tmp = fwd.next();fwd.set(rev.previous());rev.set(tmp);}}
}

? 參數：list-元素要被反轉的列表

6、改組方法shuffle()

6.1、用默認隨機源對指定列表進行置換，所有置換發生的可能性都是大致相等的

    public static void shuffle(List<?> list) {Random rnd = r;if (rnd == null)r = rnd = new Random(); // harmless race.shuffle(list, rnd);}

參數：list-要改組的列表

6.2、用指定的隨機源對指定列表進行置換

@SuppressWarnings({"rawtypes", "unchecked"})
public static void shuffle(List<?> list, Random rnd) {int size = list.size();if (size < SHUFFLE_THRESHOLD || list instanceof RandomAccess) {for (int i=size; i>1; i--)swap(list, i-1, rnd.nextInt(i));} else {Object[] arr = list.toArray();// Shuffle arrayfor (int i=size; i>1; i--)swap(arr, i-1, rnd.nextInt(i));// Dump array back into list// instead of using a raw type here, it's possible to capture// the wildcard but it will require a call to a supplementary// private methodListIterator it = list.listIterator();for (int i=0; i<arr.length; i++) {it.next();it.set(arr[i]);}}
}

參數：list-要改組的列表，rnd-用來改組列表的隨機源。

7、其他主要方法

7.1、交換方法swap()

? 函數定義：public static void swap(List<?> list,int i，int j)
? 在指定列表的指定位置處交換元素。
? 參數：list-進行元素交換的列表，i-要交換的一個元素的索引，j-要交換的另一個元素的索引。

7.2、替換方法fill()

? 函數定義：public static void fill(List<? super T> list,T obj)
? 使用指定元素替換指定列表中的所有元素，線性時間運行。
? 參數:list-使用指定元素填充的列表，obj-用來填充指定列表的元素。

7.3、復制方法copy()

? 函數定義：public static void copy(List<? super T> dest,List<? extends T> src)
? 將所有元素從一個列表復制到另一個列表。執行此操作后，目標列表中每個已復制元素的索引將等同于源列表中該元素的索引，目標列表的長度至少必須等于源列表。
? 參數：dest-目標列表，src-源列表。

7.4、最小值法min()

? 函數定義：public static <T extends Object & Comparable<? super T>> T min(Collection<? extends T> coll)
? 根據元素的自然順序返回給定Collection的最小元素，Collection中的所有元素必須實現Comparable接口，此外，collection中的所有元素都必須是可相互比較的。
? 參數：coll-將確定其最小元素的collection。
? 函數定義：public static T min(Collection<? extends T> coll,Comparator<? super T> comp)
? 根據指定比較器產生的順序，返回給定collection的最小元素。
? 參數：coll-將確定其最小元素的collection，comp-用來確定最小元素的比較器。

7.5、最大值方法max()

? 函數定義：public static <T extends Object & Comparable<? super T>> T max(Collection<? extends T> coll)
? 根據元素的自然順序，返回給定collection的最大元素。
? 參數：coll-將確定其最大元素的collection。
? 函數定義：public static T max(Collection<?extends T> coll,Comparator<? super T> comp)
? 根據指定比較器產生的順序，返回給定collection的最大元素。
? 參數：coll-將確定其最大元素的collection，comp-用來確定最大元素的比較器