聊聊 Java 集合框架中的Arrays

Arrays 和 Collections是分别操作数组和集合的两个工具类。今天就来对 Arrays 中的内容作个总结。

一、Arrays 类概述

Arrays 类位于 java.util包中。Arrays 继承 Object

java.lang.Object
 ? java.util.Arrays

Arrays 类中的静态方法可以对数组进行排序、查询、搜索等等操作。

二、Arrays 类中方法

1. Arrays.asList()

方法描述

该方法返回一个 ArrayList , 其返回的 ArrayList 从下面的代码可以看出不是我们平常 new 出来的动态可扩展的 ArrayList。可以看这篇 ArrayList

@SafeVarargs
@SuppressWarnings("varargs")
public static <T> List<T> asList(T... a) {
    return new ArrayList<>(a);
}

/**
     * @serial include
     */
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);
    }
}

来个例子

public static void main(String[] args) {
    //创建一个数组
    int[] a = {1,2,3};
    //new 一个 ArrayList
    ArrayList<Integer> list = new ArrayList<>();
    list.add(1);
    list.add(2);
    list.add(3);
    
    
    System.out.println(list);//[1, 2, 3]
    
    System.out.println(a); //[I@1540e19d
    System.out.println(Arrays.toString(a));//[1, 2, 3]
    
    /*如果将基本数据类型的数组作为参数传入，该方法会把整个数组当成一个元素*/
    System.out.println(Arrays.asList(a));//[[I@1540e19d] 
    System.out.println(Arrays.asList(1,2,3));//[1, 2, 3]
}

2. Arrays.sort(originalArray)

方法描述

对数组所有元素进行升序排序，没有返回值。

来个例子

int[] a = {1,2,3,9,4,5,6,7,8};
Arrays.sort(a);
System.out.println(Arrays.toString(a));//[1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9]

3. Arrays.sort(originalArray, fromIndex, endIndex)

方法描述

对数组特定序列进行升序排序，从 [fromIndex, endIndex]区域的数组元素进行排序

来个例子

int[] a = {1,2,3,9,4,5,6,7,8};
Arrays.sort(a,0,5);
System.out.println(Arrays.toString(a));//[1, 2, 3, 4, 9, 5, 6, 7, 8]

4. Arrays.sort(T[] a, Comparator<super T> c )

方法描述

利用自定义的比较器，来对数组元素进行排序

来个例子

// Java program to demonstrate working of Comparator
// interface
import java.util.*;
import java.lang.*;
import java.io.*;

// A class to represent a student.
class Student {
    int rollno;
    String name, address;

    // Constructor
    public Student(int rollno, String name,
                   String address)
    {
        this.rollno = rollno;
        this.name = name;
        this.address = address;
    }

    // Used to print student details in main()
    public String toString()
    {
        return this.rollno + " "
            + this.name + " "
            + this.address;
    }
}
//自定义的比较器，对两个对象的 rollno 属性进行比较
class Sortbyroll implements Comparator<Student> {
    // Used for sorting in ascending order of
    // roll number
    public int compare(Student a, Student b)
    {
        return a.rollno - b.rollno;
    }
}

// Driver class
class Main {
    public static void main(String[] args)
    {
        Student[] arr = { new Student(1, "bbbb", "london"),
                         new Student(3, "aaaa", "nyc"),
                         new Student(2, "cccc", "jaipur") };

        System.out.println("Unsorted-未排序前");
        for (int i = 0; i < arr.length; i++)
            System.out.println(arr[i]);

        Arrays.sort(arr, new Sortbyroll());

        System.out.println("\nSorted by rollno-排序后");
        for (int i = 0; i < arr.length; i++)
            System.out.println(arr[i]);
    }
}
/** 输出结果：
*Unsorted-未排序前
*1 bbbb london
*3 aaaa nyc
*2 cccc jaipur
*
*Sorted by rollno-排序后
*1 bbbb london
*2 cccc jaipur
*3 aaaa nyc
*
**/

5. Arrays.sort(T[] a, int fromIndex, int toIndex, Comparator<super T> c)

方法描述

利用自定义的比较器，来对数组中指定范围元素进行排序

来个例子

把4中代码换成

Arrays.sort(arr, 1, 2, new Sortbyroll());//对第一、二个元素进行比较
/** 输出结果：
*Unsorted-未排序前
*1 bbbb london
*3 aaaa nyc
*2 cccc jaipur
*
*Sorted by rollno-排序后
*1 bbbb london
*3 aaaa nyc
*2 cccc jaipur
*
**/

6. Arrays.parallelSort(originalArray)

方法描述

对数组元素进行升序排序，当数据规模较大时，性能更好（并行排序）。

来个例子

int[] a = {1,2,3,9,4,5,6,7,8};
Arrays.parallelSort(a);
System.out.println(Arrays.toString(a));//[1, 2, 3, 4, 9, 5, 6, 7, 8]

7.Arrays.fill(originalArray, fillValue) 和 Arrays.fill(originalArray, intfromIndex, int toIndex, fillValue)

方法描述

用 fillValue 值来填充数组。前一个函数填充所有，后面的函数填充指定范围。

来个例子

int[] a = {1,2,3,9,4,5,6,7,8};
Arrays.fill(a,1);//[1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]
Arrays.fill(a,1,3,1);//[1, 1, 1, 9, 4, 5, 6, 7, 8]

8.Arrays.equals(array1, array2) 和 Arrays.deepEquals(array1, array2)

方法描述

判断两个数组是否相等, 返回布尔值

equals()主要针对基本数据和Object 一维数组，其比较规则如下：

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;

deepEquals()主要是多维数组的比较，其比较规则为：

if (a1 == a2)
    return true;
if (a1 == null || a2==null)
    return false;
int length = a1.length;
if (a2.length != length)
    return false;

for (int i = 0; i < length; i++) {
    Object e1 = a1[i];
    Object e2 = a2[i];

    if (e1 == e2)
        continue;
    if (e1 == null)
        return false;

    // Figure out whether the two elements are equal
    boolean eq = deepEquals0(e1, e2);

    if (!eq)
        return false;
}

来个例子

int[] a = {1,2,3,9,4,5,6,7,8};
int[] b = {1,2};
int[][] c = {{1,2},{1,3}};
int[][] d = {{1,2},{1,3}};
Arrays.equals(a,b);//false
Arrays.equals(c,d);//true

9.Arrays.hashCode(originalArray) 和 Arrays.deepHashCode(originalArray)

方法描述

返回该数组的哈希值

前面一个函数是返回一维数组，后面是多维数组

来个例子

int[] a = {1,2,3,9,4,5,6,7,8};
int[][] c = {{1,2},{1,3}};
System.out.println(Arrays.hashCode(a));//887857437
System.out.println(Arrays.deepHashCode(c));//31776

10.Arrays.binarySearch(originalArray, key) 和Arrays.binarySearch(originalArray,fromIndex,toIndex,key,Comparator)

方法描述

方法一：在数组中对某值进行二分查找（注意要先对数组排序！），如果存在返回其下标，否则返回 -（数组极值下标 +1）。

方法二：方法中的参数限定数组的范围，Comparator 是自定义的比较器

来个例子

int[] a = {1,2,3,4,5,9,6,7,8};
Arrays.sort(a);
System.out.println(Arrays.binarySearch(a,1));//0
System.out.println(Arrays.binarySearch(a,0));//-1
System.out.println(Arrays.binarySearch(a,10));//-10

11.Arrays.copyOf(originalArray, newLength) 和 Arrays.copyOfRange(originalArray,fromIndex,endIndex)

方法描述

方法一：拷贝数组，newLength 是拷贝的长度，如果超过原数组的长度，则用 null 进行填充。并返回一个新数组。

方法二：拷贝数组，fromIndex 和 endIndex 是数组的范围下标。并返回一个新数组。

来个例子

int[] a = {1,2,3,9,4,5,6,7,8};
System.out.println(Arrays.toString(Arrays.copyOf(a,3)));//[1,2,3]
System.out.println(Arrays.toString(Arrays.copyOfRange(a,0,3)));//[1,2,3]

13.Arrays.toString(originalArray) 和 Arrays.deepToString(originalArray)

方法描述

返回数组元素的字符串形式，方法一是一维数组，方法二是多维数组。

来个例子

int[] a = {1,2,3,9,4,5,6,7,8};
System.out.println(Arrays.toString(a));//[1,2,3,9,4,5,6,7,8]
int[][] c = {{1,2},{3}};
System.out.println(Arrays.deepToString(c));//[[1, 2], [3]]

14.Arrays.setAll(originalArray,functionalGenerator)和 Arrays.parallelSetAll(originalArray, functionalGenerator)

方法描述

方法一：将数组中的所有元素，串行的使用方法提供的生成器函数来计算每个元素（一元操作）

方法二：将数组中的所有元素，串行的使用方法提供的生成器来计算每个元素（一元操作）适用于大规模数据

来个例子

int[] a = {1,2,3,9,4,5,6,7,8};
Arrays.setAll(a, i -> a[i] * 2);
System.out.println(Arrays.toString(a));//[2,4,6,18,8,10,12,14,16]

Arrays.parallelSetAll(a, i  -> a[i] * 2);
System.out.println(Arrays.toString(a));//[2,4,6,18,8,10,12,14,16]

15. Arrays.parallelPrefix(originalArray, BinaryOperator op) 和 Arrays.parallelPrefix(originalArray, int fromIndex, int toIndex, BinaryOperator op)

方法描述

方法一：将数组中所有元素，并行使用生成器函数来计算每个元素（二元操作）

方法二：将数组中部分序列元素，并行使用生成器函数来计算每个元素（二元操作）

来个例子

int[] a = {1,2,3,9,4,5,6,7,8};
Arrays.parallelPrefix(a, (x,y) -> x*y);//依次累乘
System.out.println(Arrays.toString(a));//[1, 2, 6, 54, 216, 1080, 6480, 45360, 362880]

Arrays.parallelPrefix(a, 0, 3, (x,y) -> x*y);//依次累乘
System.out.println(Arrays.toString(a));//[1, 2, 6, 9, 4, 5, 6, 7, 8]

16.Arrays.spliterator(originalArray) 和 Arrays.spliterator(originalArray,fromIndex,endIndex）

方法描述

返回数组的分片迭代器，用于并行的遍历数组

来个例子

int[] a = {1,2,3,9,4,5,6,7,8};
Spliterator<Integer> s = Arrays.spliterator(a);
s.forEachRemaining(System.out::println);
/**
*
*1
*2
*3
*9
*4
*5
*6
*7
*8
**/

17.Arrays.stream(originalArray)

方法描述

返回数组的流，可以对数组使用 Stream 相关的方法。

来个例子

int[] a = {1,2,3,9,4,5,6,7,8};
List<Integer> list = Arrays.stream(a).collect(toList());
System.out.println(list);//[1,2,3,9,4,5,6,7,]

三、参考资料

Arrays class in Java

Java Collections - Arrays.spliterator() Example

Arrays 类常用方法解析