集合工具类 Collections

Collections 位于 java.util 包，提供操作集合的静态工具方法。

排序操作

List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(3, 1, 2, 5, 4));

// 自然排序
Collections.sort(list);         // [1, 2, 3, 4, 5]

// 降序排序
Collections.sort(list, Comparator.reverseOrder());  // [5, 4, 3, 2, 1]

// 自定义排序
Collections.sort(list, (a, b) -> b - a);  // 降序

// Java 8+ 简化写法
list.sort(Comparator.naturalOrder());    // 升序
list.sort(Comparator.reverseOrder());    // 降序

查找操作

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

// 二分查找（需先排序）
int index = Collections.binarySearch(list, 3);  // 2

// 查找最大/最小
Integer max = Collections.max(list);           // 5
Integer min = Collections.min(list);           // 1

// 自定义比较器查找
Integer max = Collections.max(list, Comparator.reverseOrder());  // 1

binarySearch 要求：集合必须已排序，否则结果不确定。

反转与打乱

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

// 反转
Collections.reverse(list);      // [5, 4, 3, 2, 1]

// 打乱（随机排列）
Collections.shuffle(list);      // 随机顺序
Collections.shuffle(list, new Random(42));  // 指定随机种子

填充与复制

List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("A", "B", "C"));

// 填充所有元素
Collections.fill(list, "X");    // [X, X, X]

// 复制到另一个列表
List<String> dest = new ArrayList<>(Arrays.asList("", "", ""));
Collections.copy(dest, list);   // dest = [A, B, C]

copy 要求：目标列表长度必须 ≥ 源列表长度。

交换与旋转

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

// 交换指定位置
Collections.swap(list, 0, 2);   // [3, 2, 1, 4, 5]

// 旋转（循环移动）
Collections.rotate(list, 2);    // 右移 2 位：[4, 5, 1, 2, 3]
Collections.rotate(list, -2);   // 左移 2 位：[3, 4, 5, 1, 2]

频率与查找

List<String> list = Arrays.asList("A", "B", "A", "C", "A");

// 元素出现频率
int freq = Collections.frequency(list, "A");  // 3

// 查找子列表位置
List<String> subList = Arrays.asList("B", "A");
int index = Collections.indexOfSubList(list, subList);  // 1

同步包装

// 包装为线程安全的集合
List<String> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
Set<String> syncSet = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
Map<String, String> syncMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());

注意：同步包装类遍历时需手动加锁：

List<String> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
synchronized (syncList) {
    for (String s : syncList) {
        // 遍历操作
    }
}

不可变集合

// 创建不可变集合（只读）
List<String> unmodifiableList = Collections.unmodifiableList(list);
Set<String> unmodifiableSet = Collections.unmodifiableSet(set);
Map<String, String> unmodifiableMap = Collections.unmodifiableMap(map);

// 尝试修改会抛 UnsupportedOperationException
unmodifiableList.add("X");  // 抛异常

Java 9+ 简化：List.of(), Set.of(), Map.of() 创建不可变集合。

空集合

// 返回不可变的空集合（避免返回 null）
List<String> emptyList = Collections.emptyList();
Set<String> emptySet = Collections.emptySet();
Map<String, String> emptyMap = Collections.emptyMap();

适用场景：方法返回空集合时，返回 emptyList() 代替 null，避免 NPE。

单元素集合

// 创建只包含一个元素的不可变集合
List<String> singletonList = Collections.singletonList("A");
Set<String> singletonSet = Collections.singleton("A");
Map<String, String> singletonMap = Collections.singletonMap("key", "value");

要点总结

• Collections.sort()：排序，可指定比较器
• Collections.binarySearch()：二分查找（需先排序）
• Collections.reverse()：反转，Collections.shuffle()：打乱
• Collections.max/min()：查找最大最小值
• Collections.synchronizedXxx()：同步包装
• Collections.unmodifiableXxx()：不可变集合
• Collections.emptyList()：返回空集合，避免 null
• Java 9+ 可用 List.of()/Set.of()/Map.of() 创建不可变集合