Java8源码解析- Arrays、Collections、Objects 常用方法

2022-12-05 10:21:25

工具类

工具类通用特征写法：

构造器必须是私有的。这样的话，工具类就无法被 new 出来，因为工具类在使用的时候，无需初始化，直接使用即可，所以不会开放出构造器出来。
工具类的工具方法必须被 static、final 关键字修饰。这样的话就可以保证方法不可变，并且可以直接使用，非常方便。

尽量不在工具方法中，对共享变量有做修改的操作访问（如果必须要做的话，必须加锁），因为会有线程安全的问题。除此之外，工具类方法本身是没有线程安全问题的，可以放心使用。

Arrays

Arrays.sort 方法使用了双轴快速排序算法

二分查找

Arrays.binarySearch 方法主要用于快速从数组中查找出对应的值。其支持的入参类型非常多，如 byte、int、long 各种类型的数组。返回参数是查找到的对应数组下标的值，如果查询不到，则返回负数。

对于二分查找的代码来说

如果被搜索的数组是无序的，一定要先排序，否则二分搜索很有可能搜索不到
搜索方法返回的是数组的下标值。如果搜索不到，返回的下标值就会是负数，这时需要判断一下正负。如果是负数，还从数组中获取数据的话，会报数组越界的错误。如果是负数，要提前抛出明确的异常。

二分法底层代码

// a：我们要搜索的数组，fromIndex：从那里开始搜索，默认是0； toIndex：搜索到何时停止，默认是数组大小
// key：我们需要搜索的值 c：外部比较器
private static <T> int binarySearch0(T[] a, int fromIndex, int toIndex,
                                     T key, Comparator<? super T> c) {
    // 如果比较器 c 是空的，直接使用 key 的 Comparable.compareTo 方法进行排序
    // 假设 key 类型是 String 类型，String 默认实现了 Comparable 接口，就可以直接使用 compareTo 方法进行排序
    if (c == null) {
        // 这是另外一个方法，使用内部排序器进行比较的方法
        return binarySearch0(a, fromIndex, toIndex, key);
    }
    int low = fromIndex;
    int high = toIndex - 1;
    // 开始位置小于结束位置，就会一直循环搜索
    while (low <= high) {
        // 假设 low =0，high =10，那么 mid 就是 5，所以说二分的意思主要在这里，每次都是计算索引的中间值
        int mid = (low + high) >>> 1;
        T midVal = a[mid];
        // 比较数组中间值和给定的值的大小关系
        int cmp = c.compare(midVal, key);
        // 如果数组中间值小于给定的值，说明我们要找的值在中间值的右边
        if (cmp < 0)
            low = mid + 1;
        // 我们要找的值在中间值的左边
        else if (cmp > 0)
            high = mid - 1;
        else
        // 找到了
            return mid; // key found
    }
    // 返回的值是负数，表示没有找到
    return -(low + 1);  // key not found.
}

拷贝

数组拷贝我们经常遇到，有时需要拷贝整个数组，有时需要拷贝部分，比如 ArrayList 在 add（扩容）或 remove（删除元素不是最后一个）操作时，会进行一些拷贝。拷贝整个数组我们可以使用 copyOf 方法，拷贝部分我们可以使用 copyOfRange 方法

copyOfRange底层源码：

// original 原始数组数据
// from 拷贝起点
// to 拷贝终点
public static char[] copyOfRange(char[] original, int from, int to) {
    // 需要拷贝的长度
    int newLength = to - from;
    if (newLength < 0)
        throw new IllegalArgumentException(from + " > " + to);
    // 初始化新数组
    char[] copy = new char[newLength];
    // 调用 native 方法进行拷贝，参数的意思分别是：
    // 被拷贝的数组、从数组那里开始、目标数组、从目的数组那里开始拷贝、拷贝的长度
    System.arraycopy(original, from, copy, 0,
                     Math.min(original.length - from, newLength));
    return copy;
}

Arrays 的拷贝方法，实际上底层调用的是 System.arraycopy 这个 native 方法

Collections

Collections 也提供了 sort 和 binarySearch 方法，sort 底层使用的就是 Arrays.sort 方法，binarySearch 底层是自己重写了二分查找算法，实现的逻辑和 Arrays 的二分查找算法完全一致，这两个方法上 Collections 和 Arrays 的内部实现很类似。

求集合中最大、最小值

以 max 方法为例，max 提供了两种类型的方法，一个需要传外部排序器，一个不需要传排序器，但需要集合中的元素强制实现 Comparable 接口，后者的泛型定义很有意思。

max 方法泛型 T 定义得非常巧妙，意思是泛型必须继承 Object 并且实现 Comparable 的接口。一般让我们来定义的话，我们可以会在方法里面去判断有无实现 Comparable 的接口，这种是在运行时才能知道结果。而这里泛型直接定义了必须实现 Comparable 接口，在编译的时候就可告诉使用者，当前类没有实现 Comparable 接口，使用起来很友好。

多种类型的集合

对于线程安全的集合方法都是 synchronized 开头的，从方法名可以看出来底层是通 synchronized 轻量锁来实现的。

对于不可变的集合都是以 unmodifiable 开头的，这类方法的意思是，我们会从原集合中，得到一个不可变的新集合，新集合只能访问，无法修改；一旦修改，就会抛出异常。这主要是因为只开放了查询方法，其余任何修改操作都会抛出异常。

Objects

相等判断

equals 和 deepEquals，前者是判断基本类型和自定义类的，后者是用来判断数组的

为空判断

isNull 和 nonNull 对于对象是否为空返回 Boolean 值，requireNonNull 方法更加严格，如果一旦为空，会直接抛出异常，需要根据生活的场景选择使用。

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