JDK1.8源码(四)——java.util.Arrays 类

  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

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

  作用是返回由指定数组支持的固定大小列表

  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:

  

 1     private static class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
 2         implements RandomAccess, java.io.Serializable
 3     {
 4         private static final long serialVersionUID = -2764017481108945198L;
 5         private final E[] a;
 6 
 7         ArrayList(E[] array) {
 8             if (array==null)
 9                 throw new NullPointerException();
10             a = array;
11         }
12 
13         public int size() {
14             return a.length;
15         }
16 
17         public Object[] toArray() {
18             return a.clone();
19         }
20 
21         public <T> T[] toArray(T[] a) {
22             int size = size();
23             if (a.length < size)
24                 return Arrays.copyOf(this.a, size,
25                                      (Class<? extends T[]>) a.getClass());
26             System.arraycopy(this.a, 0, a, 0, size);
27             if (a.length > size)
28                 a[size] = null;
29             return a;
30         }
31 
32         public E get(int index) {
33             return a[index];
34         }
35 
36         public E set(int index, E element) {
37             E oldValue = a[index];
38             a[index] = element;
39             return oldValue;
40         }
41 
42         public int indexOf(Object o) {
43             if (o==null) {
44                 for (int i=0; i<a.length; i++)
45                     if (a[i]==null)
46                         return i;
47             } else {
48                 for (int i=0; i<a.length; i++)
49                     if (o.equals(a[i]))
50                         return i;
51             }
52             return -1;
53         }
54 
55         public boolean contains(Object o) {
56             return indexOf(o) != -1;
57         }
58     }
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  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。如下:

1 String[] str = {"a","b","c"};
2 List<String> listStr = Arrays.asList(str);
3 listStr.set(1, "e");//可以进行修改
4 System.out.println(listStr.toString());//[a, e, c]
5 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

1 String[] str = {"a","b","c"};
2 List listStr = Arrays.asList(str);
3 System.out.println(listStr.size());//3
4 
5 int[] i = {1,2,3};
6 List listI = Arrays.asList(i);
7 System.out.println(listI.size());//1

  上面的结果第一个listStr.size()==3,而第二个 listI.size()==1。这是为什么呢?

  我们看源码,在 Arrays.asList 中,方法声明为  <T> List<T> 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:

 1 String[] str = {"a","b","c"};
 2 List<String> listStr = Arrays.asList(str);
 3 System.out.println(listStr.size());//3
 4 
 5 int[] i = {1,2,3};
 6 List<int[]> listI = Arrays.asList(i);//注意这里List参数为 int[] ,而不是 int
 7 System.out.println(listI.size());//1
 8 
 9 Integer[] in = {1,2,3};
10 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
11 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

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

  这里的Arrays.toString()方法就是打印数组的内容,后面会介绍。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?

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

  这里的ArrayList 集合类后面我们会详细讲解,大家目前只需要知道有这种用法即可。

  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。

  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

  这里我们以 int[ ] 为例看看:

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

  通过调用 sort(int[] a) 方法,将原数组按照升序的顺序排列。下面我们通过源码看看是如何实现排序的:

    public static void sort(int[] a) {
        DualPivotQuicksort.sort(a, 0, a.length - 1, null, 0, 0);
    }

  在 Arrays.sort 方法内部调用 DualPivotQuicksort.sort 方法,这个方法的源码很长,分别对于数组的长度进行了各种算法的划分,包括快速排序,插入排序,冒泡排序都有使用。详细源码可以参考这篇博客

  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。

1 String[] str = {"a","f","c","d"};
2 Arrays.sort(str);
3 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。

  ③、没有实现Comparable接口的,可以通过Comparator实现排序

 1 Person[] p = new Person[]{new Person("zhangsan",22),new Person("wangwu",11),new Person("lisi",33)};
 2 Arrays.sort(p,new Comparator<Person>() {
 3     @Override
 4     public int compare(Person o1, Person o2) {
 5         if(o1 == null || o2 == null){
 6             return 0;
 7         }
 8         return o1.getPage()-o2.getPage();
 9     }
10 });    
11 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:二分法是对以及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

  实例:

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

  具体源码实现:

 1     public static int binarySearch(int[] a, int key) {
 2         return binarySearch0(a, 0, a.length, key);
 3     }
 4     private static int binarySearch0(int[] a, int fromIndex, int toIndex,int key) {
 5         int low = fromIndex;
 6         int high = toIndex - 1;
 7         
 8         while (low <= high) {
 9             int mid = (low + high) >>> 1;//取中间值下标
10             int midVal = a[mid];//取中间值
11             
12             if (midVal < key)
13             low = mid + 1;
14             else if (midVal > key)
15             high = mid - 1;
16             else
17             return mid; 
18         }
19         return -(low + 1); 
20     }
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4、copyOf

  拷贝数组元素。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);

  src:源数组

  srcPos:源数组要复制的起始位置

  dest:目的数组

  destPos:目的数组放置的起始位置

  length:复制的长度

  注意:src 和 dest都必须是同类型或者可以进行转换类型的数组。

int[] num1 = {1,2,3};
int[] num2 = new int[3];
System.arraycopy(num1, 0, num2, 0, num1.length);
System.out.println(Arrays.toString(num2));//[1, 2, 3]
    /**
     * @param original 源数组
     * @param newLength //返回新数组的长度
     * @return
     */
    public static int[] copyOf(int[] original, int newLength) {
        int[] copy = new int[newLength];
        System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
                         Math.min(original.length, newLength));
        return copy;
    }

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:

 1     public static boolean equals(int[] a, int[] a2) {
 2         if (a==a2)//数组引用相等,则里面的元素一定相等
 3             return true;
 4         if (a==null || a2==null)//两个数组其中一个为null,都返回false
 5             return false;
 6 
 7         int length = a.length;
 8         if (a2.length != length)//两个数组长度不等,返回false
 9             return false;
10 
11         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
12             if (a[i] != a2[i])
13                 return false;
14 
15         return true;
16     }
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  在看对象数组的比较:

 1     public static boolean equals(Object[] a, Object[] a2) {
 2         if (a==a2)
 3             return true;
 4         if (a==null || a2==null)
 5             return false;
 6 
 7         int length = a.length;
 8         if (a2.length != length)
 9             return false;
10 
11         for (int i=0; i<length; i++) {
12             Object o1 = a[i];
13             Object o2 = a2[i];
14             if (!(o1==null ? o2==null : o1.equals(o2)))
15                 return false;
16         }
17 
18         return true;
19     }
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  基本上也是通过 equals 来判断。

  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。

    //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。

 1     public static String toString(int[] a) {
 2         if (a == null)
 3             return "null";
 4         int iMax = a.length - 1;
 5         if (iMax == -1)
 6             return "[]";
 7 
 8         StringBuilder b = new StringBuilder();
 9         b.append('[');
10         for (int i = 0; ; i++) {
11             b.append(a[i]);
12             if (i == iMax)
13                 return b.append(']').toString();
14             b.append(", ");
15         }
16     }
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参考文档:https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/Arrays.html

posted @ 2018-03-26 07:21  YSOcean  阅读(12097)  评论(2编辑  收藏