JAVA集合框架有哪些 java集合框架视频
collections工具类提供静态方法简化集合操作，1.排序：使用collections.sort()对list升序排序，支持自定义comparator；2.查找：collections.binarysearch()在已排序list中二分查找；3.替换：collections.replaceall()替换所有指定元素；4.反转：collections.reverse()反转list元素顺序；5.填充：collections.fill()用指定元素填充list；6.复制：collections.copy()将源list复制到目标list；7.最值：collections.max()和min()返回集合最大最小值，支持comparator；8.线程安全：synchronizedlist/set/map()通过synchronized包装实现线程安全，但迭代器需手动同步；9.不可变集合：unmodifiablelist/set/map()创建只读视图，修改原集合会影响视图；性能优化包括选择合适算法、避免装箱、使用并行排序、减少内存分配等；方法选择需根据需求、数据结构、性能和线程安全综合判断，最终确保代码高效且可维护。
Collections工具类是Java集合框架中一个强大的辅助类，它提供了一系列静态方法，用于对集合进行排序、查找、替换以及线程安全化等操作，极大地简化了集合操作的复杂度。
解决方案
Collections工具类的使用围绕其提供的各种静态方法展开。以下是一些常见的操作及其示例：
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排序 (Sorting):
Collections.sort(List<T> list)登录后复制: 对List集合进行升序排序，要求元素实现Comparable接口。
List<Integer> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(5, 2, 8, 1, 9));Collections.sort(numbers); // numbers 现在是 [1, 2, 5, 8, 9]System.out.println(numbers);登录后复制
Collections.sort(List<T> list, Comparator<? super T> c)登录后复制: 使用自定义的Comparator进行排序，更灵活。
List<String> names = new ArrayList<>(Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie", "David"));Collections.sort(names, (a, b) -> b.compareTo(a)); // 降序排序System.out.println(names); // 输出 [David, Charlie, Bob, Alice]登录后复制查找 (Searching):
Collections.binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key)登录后复制: 在已排序的List中使用二分查找算法查找指定元素。返回元素的索引，如果不存在则返回负数。注意：List必须已排序，否则结果不正确。
List<Integer> sortedNumbers = Arrays.asList(1, 2, 5, 8, 9);int index = Collections.binarySearch(sortedNumbers, 5); // index = 2System.out.println(index);登录后复制
替换 (Replacing):
Collections.replaceAll(List<T> list, T oldVal, T newVal)登录后复制: 将List中所有出现的oldVal替换为newVal。
List<String> colors = new ArrayList<>(Arrays.asList("red", "blue", "red", "green"));Collections.replaceAll(colors, "red", "yellow"); // colors 现在是 [yellow, blue, yellow, green]System.out.println(colors);登录后复制反转 (Reversing):
Collections.reverse(List<?> list)登录后复制: 反转List中元素的顺序。
List<Integer> numbers = new ArrayList<>(Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5));Collections.reverse(numbers); // numbers 现在是 [5, 4, 3, 2, 1]System.out.println(numbers);登录后复制
填充 (Filling):
Collections.fill(List<? super T> list, T obj)登录后复制: 使用指定元素填充List中的所有位置。
List<String> names = new ArrayList<>(Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie"));Collections.fill(names, "Unknown"); // names 现在是 [Unknown, Unknown, Unknown]System.out.println(names);登录后复制复制 (Copying):
Collections.copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src)登录后复制: 将源List的内容复制到目标List。目标List的长度必须大于等于源List。
List<Integer> source = Arrays.asList(1, 2, 3);List<Integer> destination = new ArrayList<>(Arrays.asList(4, 5, 6, 7)); // 长度要足够Collections.copy(destination, source); // destination 现在是 [1, 2, 3, 7]System.out.println(destination);登录后复制
查找最大/最小值 (Finding Max/Min):
Collections.max(Collection<? extends T> coll)登录后复制: 返回集合中的最大元素，要求元素实现Comparable接口。
Collections.min(Collection<? extends T> coll)登录后复制: 返回集合中的最小元素，要求元素实现Comparable接口。
Collections.max(Collection<? extends T> coll, Comparator<? super T> comp)登录后复制: 使用自定义Comparator返回最大元素。
Collections.min(Collection<? extends T> coll, Comparator<? super T> comp)登录后复制: 使用自定义Comparator返回最小元素。
List<Integer> numbers = Arrays.asList(5, 2, 8, 1, 9);int max = Collections.max(numbers); // max = 9int min = Collections.min(numbers); // min = 1System.out.println("Max: " + max + ", Min: " + min);List<String> names = Arrays.asList("Alice", "Bob", "Charlie", "David");String longestName = Collections.max(names, Comparator.comparingInt(String::length)); // longestName = CharlieSystem.out.println("Longest Name: " + longestName);登录后复制线程安全化 (Synchronizing):
Collections.synchronizedList(List<T> list)登录后复制: 将List包装成线程安全的List。
Collections.synchronizedSet(Set<T> s)登录后复制: 将Set包装成线程安全的Set。
Collections.synchronizedMap(Map<K,V> m)登录后复制: 将Map包装成线程安全的Map。
List<Integer> list = new ArrayList<>();List<Integer> synchronizedList = Collections.synchronizedList(list);// 对 synchronizedList 的操作需要同步块synchronized (synchronizedList) { synchronizedList.add(1);}登录后复制创建不可变集合 (Unmodifiable Collections):
Collections.unmodifiableList(List<? extends T> list)登录后复制: 创建一个只读的List。
Collections.unmodifiableSet(Set<? extends T> s)登录后复制: 创建一个只读的Set。
Collections.unmodifiableMap(Map<? extends K, ? extends V> m)登录后复制: 创建一个只读的Map。
List<String> originalList = new ArrayList<>(Arrays.asList("a", "b", "c"));List<String> unmodifiableList = Collections.unmodifiableList(originalList);// 尝试修改 unmodifiableList 会抛出 UnsupportedOperationException// unmodifiableList.add("d"); // 抛出异常originalList.add("d"); // 修改 originalList 会影响 unmodifiableList，因为它们引用相同的底层数据System.out.println(unmodifiableList); // 输出 [a, b, c, d]登录后复制Collections.sort() 方法在处理大数据量时的性能优化策略有哪些？
选择合适的排序算法：
Collections.sort()登录后复制 方法底层使用
Arrays.sort()登录后复制，它会根据数据量的大小和数据类型选择不同的排序算法。对于小规模数据，通常采用插入排序；对于大规模数据，会采用归并排序或 TimSort (TimSort是归并排序和插入排序的混合体，JDK7之后默认使用)。 了解数据特性，如果数据基本有序，可以考虑自定义排序算法，或者预处理数据使其更接近有序状态。如果对性能有极致要求，可以考虑其他排序算法，例如快速排序，但需要自行实现或使用第三方库。
避免不必要的对象创建：
如果排序过程中需要频繁比较对象，确保compareTo()登录后复制 方法或
Comparator登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 的
compare()登录后复制登录后复制登录后复制 方法高效。 避免在这些方法中进行复杂的计算或创建新的对象，因为这些操作会显著降低性能。例如，如果需要根据字符串的长度排序，可以预先计算出字符串的长度并缓存起来，避免在每次比较时都重新计算。
使用
primitive登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 类型：如果可能，尽量使用
primitive登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 类型（如
int登录后复制,
long登录后复制登录后复制,
double登录后复制登录后复制）而不是对应的包装类（如
Integer登录后复制,
long登录后复制登录后复制,
double登录后复制登录后复制）。
primitive登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 类型的比较通常比包装类更快，因为它们不需要进行对象解引用。
并行排序 (Parallel Sorting):
Java 8 引入了Arrays.parallelSort()登录后复制登录后复制 方法，可以利用多核 CPU 并行地对数组进行排序。 如果数据量非常大，并且系统具有多个 CPU 核心，可以考虑使用
parallelSort()登录后复制 来提高排序速度。 但是，并行排序也有一定的开销，因此只在数据量足够大时才能体现出优势。
int[] numbers = {5, 2, 8, 1, 9};Arrays.parallelSort(numbers); // 对数组进行并行排序登录后复制减少内存分配：
避免在排序过程中频繁地创建和销毁对象。 这可以通过重用对象或使用对象池来实现。确保 List 在初始化时分配足够的容量，避免在排序过程中频繁地扩容。使用高效的数据结构：
如果需要频繁地进行插入和删除操作，ArrayList登录后复制登录后复制 可能不是最佳选择。 可以考虑使用
LinkedList登录后复制登录后复制登录后复制，但
LinkedList登录后复制登录后复制登录后复制 的随机访问性能较差，因此需要根据实际情况进行权衡。
避免装箱/拆箱操作：
如果使用包装类，要尽量避免频繁的装箱和拆箱操作，因为这些操作会带来额外的性能开销。 可以考虑使用primitive登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 类型的数组或集合。
自定义 Comparator 优化：
如果使用自定义的Comparator登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制，确保
compare()登录后复制登录后复制登录后复制 方法的实现尽可能简单高效。 避免在
compare()登录后复制登录后复制登录后复制 方法中进行复杂的计算或 I/O 操作。如果
Comparator登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 是无状态的，可以将其定义为
static final登录后复制，避免每次排序都创建新的
Comparator登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 对象。
数据预处理：
在排序之前，可以对数据进行一些预处理，例如去除重复元素、过滤掉无效数据等。 这可以减少排序的数据量，从而提高排序速度。硬件升级：
如果以上优化措施都无法满足性能要求，可以考虑升级硬件，例如使用更快的 CPU、更大的内存或更快的存储设备。Collections工具类中的线程安全方法是如何实现的？
Collections.synchronizedList()登录后复制登录后复制,
Collections.synchronizedSet()登录后复制, 和
Collections.synchronizedMap()登录后复制 等方法通过包装原始集合，并使用
synchronized登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 关键字对所有可能修改集合状态的方法进行同步来实现线程安全。 这意味着在任何时刻，只有一个线程可以访问并修改被包装的集合。
具体来说，这些方法会创建一个新的类（例如，
SynchronizedList登录后复制登录后复制,
SynchronizedSet登录后复制,
SynchronizedMap登录后复制），这些类实现了相应的集合接口，并将原始集合作为其内部成员变量。 然后，它们会重写集合接口中的所有方法（例如，
add()登录后复制,
remove()登录后复制,
get()登录后复制,
put()登录后复制 等），并在这些方法中使用
synchronized登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 关键字来保护对原始集合的访问。
以下是一个简化的
SynchronizedList登录后复制登录后复制 的示例：
public class SynchronizedList<T> implements List<T> { private final List<T> list; private final Object mutex; // 用于同步的互斥锁 public SynchronizedList(List<T> list) { this(list, null); } public SynchronizedList(List<T> list, Object mutex) { this.list = Objects.requireNonNull(list); this.mutex = (mutex == null) ? this : mutex; // 如果没有提供互斥锁，则使用自身作为锁 } @Override public int size() { synchronized (mutex) { return list.size(); } } @Override public boolean isEmpty() { synchronized (mutex) { return list.isEmpty(); } } @Override public boolean contains(Object o) { synchronized (mutex) { return list.contains(o); } } @Override public Iterator<T> iterator() { return list.iterator(); // 注意：返回的迭代器不是线程安全的 } @Override public Object[] toArray() { synchronized (mutex) { return list.toArray(); } } @Override public <T1> T1[] toArray(T1[] a) { synchronized (mutex) { return list.toArray(a); } } @Override public boolean add(T e) { synchronized (mutex) { return list.add(e); } } @Override public boolean remove(Object o) { synchronized (mutex) { return list.remove(o); } } // 其他 List 接口方法的实现，都使用 synchronized (mutex) 进行同步}登录后复制关键点：
内部锁 (Mutex): 每个线程安全集合都有一个内部锁（mutex登录后复制）。 所有访问和修改集合状态的方法都必须先获取这个锁，才能执行。 这确保了在任何时刻只有一个线程可以操作集合。包装 (Wrapping): 线程安全集合不是原始集合的副本，而是原始集合的一个包装器。 这意味着对原始集合的修改会反映到线程安全集合中，反之亦然。迭代器 (Iterator):
Collections.synchronizedList()登录后复制登录后复制 返回的列表的
iterator()登录后复制 方法返回的迭代器 不是线程安全的。 如果在迭代过程中，列表被其他线程修改，可能会抛出
ConcurrentModificationException登录后复制。 因此，在使用迭代器时，必须在
synchronized登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 块中进行迭代，或者使用
ListIterator登录后复制 并手动同步。性能影响: 使用
synchronized登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 关键字会带来一定的性能开销，因为线程需要竞争锁。 因此，只有在确实需要线程安全的情况下才应该使用这些方法。 如果单线程环境或者已经有其他同步机制保护集合，则不需要使用这些方法。复合操作: 即使使用了线程安全的集合，某些复合操作（例如，先检查集合是否包含某个元素，然后添加该元素）仍然需要额外的同步措施来保证原子性。
如何选择合适的Collections工具类方法？
选择合适的
Collections登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 工具类方法，需要综合考虑以下几个因素：
需求分析：
明确目标： 首先要明确你的目标是什么。 你是需要排序、查找、替换、反转、填充、复制集合，还是需要将集合转换为线程安全或只读版本？数据特点： 了解集合中数据的特点。 例如，数据是否已经排序？ 数据是否是primitive登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 类型？ 数据量的大小？ 数据是否允许重复？ 这些特点会影响你选择的算法和方法。
数据结构：
List vs. Set vs. Map：Collections登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 工具类提供了针对不同集合类型的方法。 例如，
sort()登录后复制 方法只能用于
List登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制，而
synchronizedSet()登录后复制登录后复制 只能用于
Set登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制。 因此，首先要确定你的数据结构类型。选择合适的 List 实现： 如果需要频繁进行插入和删除操作，
LinkedList登录后复制登录后复制登录后复制 可能更适合；如果需要频繁进行随机访问，
ArrayList登录后复制登录后复制 可能更适合。
性能考量：
时间复杂度： 不同的Collections登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 方法具有不同的时间复杂度。 例如，
binarySearch()登录后复制登录后复制 方法的时间复杂度为 O(log n)，而线性查找的时间复杂度为 O(n)。 在大数据量的情况下，选择时间复杂度较低的方法可以显著提高性能。空间复杂度： 某些
Collections登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 方法需要额外的空间。 例如，
copy()登录后复制 方法需要一个与源集合大小相同的目标集合。 在内存有限的情况下，需要考虑空间复杂度。线程安全： 如果需要在多线程环境下使用集合，必须选择线程安全的方法，例如
synchronizedList()登录后复制登录后复制。 但是，线程安全的方法通常会带来一定的性能开销。避免不必要的装箱/拆箱： 如果使用包装类，要尽量避免频繁的装箱和拆箱操作，因为这些操作会带来额外的性能开销。
代码可读性和维护性：
选择简洁明了的方法：Collections登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 工具类提供了许多方便的方法，可以简化代码并提高可读性。 例如，可以使用
fill()登录后复制 方法来快速填充集合，而不是手动循环赋值。避免过度优化： 在追求性能的同时，也要注意代码的可读性和维护性。 过度优化可能会导致代码难以理解和维护。
具体方法选择示例：
排序：如果需要对List登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 进行排序，并且元素实现了
Comparable登录后复制 接口，可以使用
sort(List<T> list)登录后复制。如果需要自定义排序规则，可以使用
sort(List<T> list, Comparator<? super T> c)登录后复制。如果数据量非常大，并且系统具有多个 CPU 核心，可以考虑使用
Arrays.parallelSort()登录后复制登录后复制。查找：如果需要在已排序的
List登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 中查找元素，可以使用
binarySearch()登录后复制登录后复制。如果需要在未排序的集合中查找元素，可以使用循环遍历或者使用
contains()登录后复制登录后复制 方法（对于
Set登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 来说，
contains()登录后复制登录后复制 方法通常比循环遍历更快）。线程安全：如果需要将
List登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 转换为线程安全的版本，可以使用
synchronizedList()登录后复制登录后复制。如果需要将
Set登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 转换为线程安全的版本，可以使用
synchronizedSet()登录后复制登录后复制。如果需要将
Map登录后复制登录后复制 转换为线程安全的版本，可以使用
synchronizedMap()登录后复制。只读：如果需要将
List登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 转换为只读版本，可以使用
unmodifiableList()登录后复制。如果需要将
Set登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 转换为只读版本，可以使用
unmodifiableSet()登录后复制。如果需要将
Map登录后复制登录后复制 转换为只读版本，可以使用
unmodifiableMap()登录后复制。
总而言之，选择合适的
Collections登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制登录后复制 工具类方法需要根据具体的需求、数据特点、性能考量和代码可读性等因素进行综合评估。 没有一种方法是万能的，需要根据实际情况进行选择。
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