Java集合框架中，还有两个工具类值得关注：Collections和Arrays。对于一个集合或数组，有很多必要的操作，比如查找、排序、反转、随机打乱、求最大值最小值等等。其中查找、排序都要用到合适的算法，以便快速完成这些操作。
1.查找
Collections和Arrays中的查找都是二分查找法。二分查找法基于一个按升序排列的元素列表，分为三部分：中值前列表、中值、中值后列表。如果是中值，直接返回，如果元素比中值大，就把“中值后列表”变成新列表，反之，把“中值前列表”变成新列表。然后对新列表继续上述操作。一直循环下去，找到为止。在最坏的情况下，需要查找log2n次，所以二分查找法的时间复杂度是O(logn)。
所以，Collections中的二分查找法只能针对List，不针对Set。List的实现又分为是不是RandomAccess。RandomAccess是一个标记接口，ArrayList有这个标记，而LinkedList没有这个标记。这两者的二分查找实现有细微的区别，如果是RandomAccess，就会基于数组下标进行二分查找，如果不是，就要依赖外部迭代器进行二分查找，显然通过数组下标查找效率会更高。
2.排序
Collections的排序方法都是调用Arrays的排序方法。对于Arrays中的排序方法，分为两类，一类是基本数据类型，一类是对象类型。对于基本数据类型采用的是双轴快速排序（Dual-Pivot QuickSort），是一种改进的快速排序算法，早期版本是相对传统的快速排序。对于对象类型则是使用TimSort，思想上也是一种归并和二分插入排序（binarySort）结合的优化排序算法。TimSort 并不是 Java 的独创，简单说它的思路是查找数据集中已经排好序的分区（这里叫 run），然后合并这些分区来达到排序的目的。
另外，Java 8 引入了并行排序算法（直接使用 parallelSort 方法），这是为了充分利用现代多核处理器的计算能力，底层实现基于 fork-join 框架，当处理的数据集比较小的时候，差距不明显，甚至还表现差一点；但是，当数据集增长到数万或百万以上时，提高就非常大了，具体还是取决于处理器和系统环境。
排序算法仍然在不断改进，最近双轴快速排序实现的作者提交了一个更进一步的改进，历时多年的研究，目前正在审核和验证阶段。根据作者的性能测试对比，相比于基于归并排序的实现，新改进可以提高随机数据排序速度提高 10%～20%，甚至在其他特征的数据集上也有几倍的提高。
3.常见的排序算法
排序有内部排序和外部排序，内部排序是数据记录在内存中进行排序，而外部排序是因排序的数据很大，一次不能容纳全部的排序记录，在排序过程中需要访问外存。通常我们指的排序是内部排序。内部排序有很多，从大的层面可以分为两类，一类是比较排序（冒泡排序，选择排序，插入排序，归并排序，堆排序，快速排序……），一类是非比较排序（计数排序，基数排序，桶排序……）。
各类排序算法的性能对比：
排序算法还有一个稳定性的概念：如果Ai = Aj，排序前Ai在Aj之前，排序后Ai还在Aj之前，则称这种排序算法是稳定的。通俗地讲就是保证排序前后两个相等的数的相对顺序不变。需要注意的是，排序算法是否为稳定的是由具体算法决定的，不稳定的算法在某种条件下可以变为稳定的算法，而稳定的算法在某种条件下也可以变为不稳定的算法。冒泡排序就可以实现为稳定的，也可以实现为不稳定的。稳定性的意义在于，如果一个对象有两个以上的属性，先按第一个属性排序了，再按第二个属性排序，如果不是稳定的，第二次排序就可能会打乱按第一个属性排序的结果。
本文只详细介绍四种在Java集合框架中用到了的排序，在Java中的实现都有优化，优化的细节太多，所以本文试图从基本的原理出发帮助大家理解Java集合框架中的复杂算法：
3.1 快速排序 3.2 二分插入排序 3.3 堆排序 3.4 归并排序