Java 面向对象（十）

常用类之Arrays

java.util.Arrays 类是 JDK 提供的一个工具类，用来处理数组的各种方法，而且每个方法基本上都是静态方法，能直接通过类名Arrays调用。

1、asList

返回由指定数组支持的固定大小列表。

public static <T> List<T> asList(T... a) {
    return new ArrayList<>(a);
}

注意：这个方法返回的 ArrayList 不是我们常用的集合类 java.util.ArrayList。这里的 ArrayList 是 Arrays 的一个内部类 java.util.Arrays.ArrayList。

这个内部类有如下属性和方法：

private static class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
    implements RandomAccess, java.io.Serializable
{
    private static final long serialVersionUID = -2764017481108945198L;
    private final E[] a;

    ArrayList(E[] array) {
        a = Objects.requireNonNull(array);
    }

    @Override
    public int size() {
        return a.length;
    }

    @Override
    public Object[] toArray() {
        return a.clone();
    }

    @Override
    @SuppressWarnings("unchecked")
    public <T> T[] toArray(T[] a) {
        int size = size();
        if (a.length < size)
            return Arrays.copyOf(this.a, size,
                                 (Class<? extends T[]>) a.getClass());
        System.arraycopy(this.a, 0, a, 0, size);
        if (a.length > size)
            a[size] = null;
        return a;
    }

    @Override
    public E get(int index) {
        return a[index];
    }

    @Override
    public E set(int index, E element) {
        E oldValue = a[index];
        a[index] = element;
        return oldValue;
    }

    @Override
    public int indexOf(Object o) {
        E[] a = this.a;
        if (o == null) {
            for (int i = 0; i < a.length; i++)
                if (a[i] == null)
                    return i;
        } else {
            for (int i = 0; i < a.length; i++)
                if (o.equals(a[i]))
                    return i;
        }
        return -1;
    }

    @Override
    public boolean contains(Object o) {
        return indexOf(o) != -1;
    }

    @Override
    public Spliterator<E> spliterator() {
        return Spliterators.spliterator(a, Spliterator.ORDERED);
    }

    @Override
    public void forEach(Consumer<? super E> action) {
        Objects.requireNonNull(action);
        for (E e : a) {
            action.accept(e);
        }
    }

    @Override
    public void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {
        Objects.requireNonNull(operator);
        E[] a = this.a;
        for (int i = 0; i < a.length; i++) {
            a[i] = operator.apply(a[i]);
        }
    }

    @Override
    public void sort(Comparator<? super E> c) {
        Arrays.sort(a, c);
    }
}

（1）返回的 ArrayList 数组是一个定长列表，我们只能对其进行查看或者修改，但是不能进行添加或者删除操作

通过源码我们发现该类是没有add()或者remove() 这样的方法的，如果对其进行增加或者删除操作，都会调用其父类 AbstractList 对应的方法，而追溯父类的方法最终会抛出 UnsupportedOperationException 异常。

String[] str = {"a","b","c"};
List<String> listStr = Arrays.asList(str);
listStr.set(1, "e");                    // 可以进行修改
System.out.println(listStr.toString()); // [a, e, c]
listStr.add("a");                       // 添加元素会报错 java.lang.UnsupportedOperationException 

（2）引用类型的数组和基本类型的数组区别

String[] str = { "a", "b", "c" };
List listStr = Arrays.asList(str);
System.out.println(listStr.size()); // 3

int[] i = { 1, 2, 3 };
List listI = Arrays.asList(i);
System.out.println(listI.size());   // 1

上面的结果第一个listStr.size()=3，而第二个 listI.size()=1。

我们看源码，在 Arrays.asList 中，方法声明为 List asList(T... a)。该方法接收一个可变参数，并且这个可变参数类型是作为泛型的参数。我们知道基本数据类型是不能作为泛型的参数的，但是数组是引用类型，所以数组是可以泛型化的，于是 int[] 作为了整个参数类型，而不是 int 作为参数类型。

所以将上面的方法泛型化补全应该是：

String[] str = { "a", "b", "c" };
List<String> listStr = Arrays.asList(str);
System.out.println(listStr.size());     // 3

int[] i = { 1, 2, 3 };
List<int[]> listI = Arrays.asList(i);   // 注意这里List参数为 int[] ，而不是 int
System.out.println(listI.size());       // 1

Integer[] in = { 1, 2, 3 };
List<Integer> listIn = Arrays.asList(in);   // 这里参数为int的包装类Integer，所以集合长度为3
System.out.println(listIn.size());      // 3

（3）返回的列表ArrayList里面的元素都是引用，不是独立出来的对象

String[] str = { "a", "b", "c" };
List<String> listStr = Arrays.asList(str);
// 执行更新操作前
System.out.println(Arrays.toString(str));// [a, b, c]
listStr.set(0, "d");// 将第一个元素a改为d
// 执行更新操作后
System.out.println(Arrays.toString(str));// [d, b, c]

我们看修改集合的内容，原数组的内容也变化了，所以这里传入的是引用类型。

（4）已知数组数据，如何快速获取一个可进行增删改查的列表List？

String[] str = { "a", "b", "c" };
List<String> listStr = new ArrayList<>(Arrays.asList(str));
listStr.add("d");
System.out.println(listStr.size()); // 4

（5）Arrays.asList() 方法使用场景

Arrays工具类提供了一个方法asList，使用该方法可以将一个变长参数或者数组转换成List 。但是，生成的List的长度是固定的；能够进行修改操作（比如，修改某个位置的元素）；不能执行影响长度的操作（如add、remove等操作），否则会抛出UnsupportedOperationException异常。

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所以 Arrays.asList 比较适合那些已经有数组数据或者一些元素，而需要快速构建一个List，只用于读取操作，而不进行添加或删除操作的场景。

2、sort

该方法是用于数组排序，在 Arrays 类中有该方法的一系列重载方法，能对7种基本数据类型，包括 byte，char，double，float，int，long，short 等都能进行排序，还有 Object 类型（实现了Comparable接口），以及比较器 Comparator 。

（1）基本类型的数组

int[] num = { 1, 3, 8, 5, 2, 4, 6, 7 };
Arrays.sort(num);
System.out.println(Arrays.toString(num));// [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]

（2）对象类型数组

该类型的数组进行排序可以实现 Comparable 接口，重写 compareTo 方法进行排序。

String[] str = { "a", "f", "c", "d" };
Arrays.sort(str);
System.out.println(Arrays.toString(str));// [a, c, d, f]

String 类型实现了 Comparable 接口，内部的 compareTo 方法是按照字典码进行比较的。

没有实现Comparable接口的，可以通过Comparator实现排序

class Person {
    String name;
    int age;

    public Person(String name, int age) {
        this.name = name;
        this.age = age;
    }

    public String getName() {
        return name;
    }

    public int getAge() {
        return age;
    }

    @Override
    public String toString() {
        return "Person [name=" + name + ", age=" + age + "]";
    }
}

public class Test {
    public static void main(String[] args) {
        Person[] p = new Person[] { new Person("zhangsan", 22), new Person("wangwu", 11), new Person("lisi", 33) };
        Arrays.sort(p, new Comparator<Person>() {
            @Override
            public int compare(Person o1, Person o2) {
                if (o1 == null || o2 == null) {
                    return 0;
                }
                return o1.getAge() - o2.getAge();
            }
        });
        System.out.println(Arrays.toString(p));
    }
}

3、binarySearch

用二分法查找数组中的某个元素。该方法和 sort 方法一样，适用于各种基本数据类型以及对象。

注意：二分法是对有序的数组进行查找（比如先用Arrays.sort()进行排序，然后调用此方法进行查找）。找到元素返回下标，没有则返回 -1

int[] num = { 1, 3, 8, 5, 2, 4, 6, 7 };
Arrays.sort(num);
System.out.println(Arrays.toString(num));// [1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8]
System.out.println(Arrays.binarySearch(num, 2));// 返回元素的下标 1

具体源码实现：

public static int binarySearch(int[] a, int key) {
    return binarySearch0(a, 0, a.length, key);
}

private static int binarySearch0(int[] a, int fromIndex, int toIndex,int key) {
    int low = fromIndex;
    int high = toIndex - 1;
    
    while (low <= high) {
        int mid = (low + high) >>> 1;//取中间值下标
        int midVal = a[mid];//取中间值
        
        if (midVal < key)
        low = mid + 1;
        else if (midVal > key)
        high = mid - 1;
        else
        return mid; 
    }
    return -(low + 1); 
}

4、copyOf 和 copyOfRange

（1）copyOf

拷贝数组元素。以使副本具有指定的长度。底层采用 System.arraycopy() 实现，这是一个native方法。

public static native void arraycopy(Object src, int srcPos, Object dest, int destPos, int length);

e.g.

String[] str = { "1", "2", "5", "3", "4" };
str = Arrays.copyOf(str, 10);
System.out.println(Arrays.toString(str));

（2）copyOfRange

将指定数组的指定范围复制到一个新数组。 底层采用 System.arraycopy()实现。

5、equals 和 deepEquals

（1）equals

equals 用来比较两个数组中对应位置的每个元素是否相等。

八种基本数据类型以及对象都能进行比较。

我们先看看 int类型的数组比较源码实现：

public static boolean equals(int[] a, int[] a2) {
    if (a==a2)//数组引用相等，则里面的元素一定相等
        return true;
    if (a==null || a2==null)//两个数组其中一个为null，都返回false
        return false;

    int length = a.length;
    if (a2.length != length)//两个数组长度不等，返回false
        return false;

    for (int i=0; i<length; i++)//通过for循环依次比较数组中每个元素是否相等
        if (a[i] != a2[i])
            return false;

    return true;
}

在看对象数组的比较：

public static boolean equals(Object[] a, Object[] a2) {
    if (a==a2)
        return true;
    if (a==null || a2==null)
        return false;

    int length = a.length;
    if (a2.length != length)
        return false;

    for (int i=0; i<length; i++) {
        Object o1 = a[i];
        Object o2 = a2[i];
        if (!(o1==null ? o2==null : o1.equals(o2)))
            return false;
    }

    return true;
}

（２）deepEquals

也是用来比较两个数组的元素是否相等，不过 deepEquals 能够进行比较多维数组，而且是任意层次的嵌套数组。

String[][] name1 = { { "G", "a", "o" }, { "H", "u", "a", "n" }, { "j", "i", "e" } };
String[][] name2 = { { "G", "a", "o" }, { "H", "u", "a", "n" }, { "j", "i", "e" } };
System.out.println(Arrays.equals(name1, name2));        // false
System.out.println(Arrays.deepEquals(name1, name2));    // true

6、fill

该系列方法用于给数组赋值，并能指定某个范围赋值。

源码分析：

// 给a数组所有元素赋值 val
public static void fill(int[] a, int val) {
    for (int i = 0, len = a.length; i < len; i++)
        a[i] = val;
}

// 给从 fromIndex 开始的下标，toIndex-1结尾的下标都赋值 val,左闭右开
public static void fill(int[] a, int fromIndex, int toIndex, int val) {
    rangeCheck(a.length, fromIndex, toIndex);// 判断范围是否合理
    for (int i = fromIndex; i < toIndex; i++)
        a[i] = val;
}

7、toString 和 deepToString

toString 用来打印一维数组的元素，而 deepToString 用来打印多层次嵌套的数组元素。

源码分析：

public static String toString(int[] a) {
    if (a == null)
        return "null";
    int iMax = a.length - 1;
    if (iMax == -1)
        return "[]";

    StringBuilder b = new StringBuilder();
    b.append('[');
    for (int i = 0; ; i++) {
        b.append(a[i]);
        if (i == iMax)
            return b.append(']').toString();
        b.append(", ");
    }
}

本文借鉴处：https://www.cnblogs.com/ysocean/p/8616122.html