Collections

Collections是Java标准库的集合工具类，提供集合的排序、查找、操作等功能。

概述

所在包

java.util.Collections

核心特点

• 静态方法，无需创建对象
• 操作List、Set、Map等集合
• 提供排序、查找、不可变集合等功能

排序方法

sort排序

List<Integer> list = Arrays.asList(5, 2, 8, 1);

// 自然排序（升序）
Collections.sort(list);
// [1, 2, 5, 8]

// 自定义排序（降序）
Collections.sort(list, Collections.reverseOrder());
// [8, 5, 2, 1]

// Comparator自定义排序
Collections.sort(list, (a, b) -> b - a);
// [8, 5, 2, 1]

reverse反转

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3);
Collections.reverse(list);
// [3, 2, 1]

查找方法

binarySearch二分查找

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 3, 5, 7, 9);

// 必须先排序
int index = Collections.binarySearch(list, 5);
// 2（找到返回索引）

int index = Collections.binarySearch(list, 4);
// -2（找不到返回-(插入点)-1）

注意：binarySearch要求List已排序，否则结果不确定。

max/min最大最小值

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 5, 3, 8);

int max = Collections.max(list);  // 8
int min = Collections.min(list);  // 1

// 自定义比较器
int max = Collections.max(list, Comparator.reverseOrder());  // 1（反转后最小）

填充与替换

fill填充

List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("a", "b", "c"));
Collections.fill(list, "x");
// ["x", "x", "x"]

replaceAll替换

List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "a", "c");
Collections.replaceAll(list, "a", "x");
// ["x", "b", "x", "c"]

元素顺序操作

shuffle随机打乱

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
Collections.shuffle(list);
// 随机顺序，如 [3, 1, 5, 2, 4]

swap交换元素

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3);
Collections.swap(list, 0, 2);
// [3, 2, 1]（交换索引0和2）

rotate旋转

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);
Collections.rotate(list, 2);
// [4, 5, 1, 2, 3]（向右旋转2位）

不可变集合

创建不可变集合

// 不可变List
List<String> unmodList = Collections.unmodifiableList(
    new ArrayList<>(Arrays.asList("a", "b"))
);

// 不可变Set
Set<String> unmodSet = Collections.unmodifiableSet(
    new HashSet<>(Arrays.asList("a", "b"))
);

// 不可变Map
Map<String, Integer> unmodMap = Collections.unmodifiableMap(
    new HashMap<>()
);

不可变集合不能添加、删除、修改元素，会抛出UnsupportedOperationException。

空集合与单元素集合

空集合

List<String> emptyList = Collections.emptyList();
Set<String> emptySet = Collections.emptySet();
Map<String, String> emptyMap = Collections.emptyMap();

// 特点：不可变、节省内存、避免null

单元素集合

List<String> singletonList = Collections.singletonList("a");
Set<String> singletonSet = Collections.singleton("a");
// 不可变，只有一个元素

同步集合

创建线程安全集合

List<String> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
Set<String> syncSet = Collections.synchronizedSet(new HashSet<>());
Map<String, String> syncMap = Collections.synchronizedMap(new HashMap<>());

同步集合内部使用synchronized保证线程安全，但性能较低，推荐使用并发集合（如CopyOnWriteArrayList）。

频率与索引

frequency统计频率

List<String> list = Arrays.asList("a", "b", "a", "a", "c");
int count = Collections.frequency(list, "a");
// 3（"a"出现3次）

indexOfSubList查找子列表

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

int index = Collections.indexOfSubList(list, sub);
// 1（第一次出现位置）

要点总结

• Collections是java.util包的集合工具类
• sort排序，reverse反转，shuffle打乱
• binarySearch二分查找（需先排序）
• max/min获取最大最小值
• fill填充，replaceAll替换元素
• unmodifiableList创建不可变集合
• emptyList/emptySet返回空集合
• synchronizedList创建线程安全集合
• frequency统计元素出现次数