【小家java】聊聊Java中的Arrays类(工具类)

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java.util.Arrays类能方便的操作数组,它所有的方法都是静态的。Java1.2为我们提供的。其中Java5和Java8都提供了更多增强方法。
Java有个命名习惯或者说是规范,后面加s的都是工具类,比如Arrays、Collections、Executors等等

备注:本博文基于JDK8讲解

有很多开发了很多年的人,只使用过它的asList方法去快速构建一个List,但其实它是非常强大的,可以很大程度上简化我们操作数组的方式。

方法分类介绍

先看几张截图分类
这里写图片描述
这里写图片描述
这里写图片描述
这里写图片描述

有了这个分类,现在从上到家进行讲解(会进行归类):

asList:快速构建一个list

这个可能不需要我讲解,其实大家都会了。我这里贴出它的实现

 public static <T> List<T> asList(T... var0) {
        return new Arrays.ArrayList(var0);
    }
 private static class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
        implements RandomAccess, java.io.Serializable
    {

它是自己内部实现的一个ArrayList,使用起来个ArrayList差不多。但是需要注意:注意:注意,它的长度不可变,不能调用remove方法,比如下面就报错:

public static void main(String[] args) {
        List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3);
        list.remove(1); //java.lang.UnsupportedOperationException
    }

binarySearch:二分法查找,数组必须有序

使用二进制搜索算法来搜索指定的 int 型数组,以获得指定的值。

binarySearch()方法提供了多种重载形式,用于满足各种类型数组的查找需要,binarySearch()有两种参数类型。

必须在进行此调用之前对数组进行排序(sort 方法)。如果没有对数组进行排序,则结果是不明确的。如果数组包含多个带有指定值的元素,则无法保证找到的是哪一个。

public static void main(String[] args) {
        int a[] = new int[]{1, 3, 4, 6, 8, 9};
        int x1 = Arrays.binarySearch(a, 5);
        int x2 = Arrays.binarySearch(a, 4);
        int x3 = Arrays.binarySearch(a, 0);
        int x4 = Arrays.binarySearch(a, 1);
        System.out.println(x1); //-4 不存在时从1开始(因为是有序的  所有有角标)
        System.out.println(x2); //2
        System.out.println(x3); //-1 不存在时从1开始哦  所以值是-1 不是-0
        System.out.println(x4); //0 存在时 从0开始
    }

因为有这么多的限制,所以数组的查找我们其实用得还是比较少的

compare和compareUnsigned

备注:此两个方法是JDK9提供的方法。JDK里没有哦,所以本文不介绍此方法

copyOf和copyOfRange 复制、截取数组

这个在复制数组和截取数组的时候非常有用,推荐使用:

 public static void main(String[] args) {
        Integer[] arrayTest = {6, 1, 9, 2, 5, 7, 6, 10, 6, 12};
        //复制出新的数组,复制长度由 newLength 决定,长度可大于被复制数组的长度 也可以小于
        Integer[] copyArray1 = Arrays.copyOf(arrayTest, 2); //长度小于
        Integer[] copyArray11 = Arrays.copyOf(arrayTest, 15); //长度大于
        System.out.println(Arrays.toString(copyArray1)); //[6, 1]
        System.out.println(Arrays.toString(copyArray11)); //[6, 1, 9, 2, 5, 7, 6, 10, 6, 12, null, null, null, null, null]
        //复制指定下标范围内的值,含头不含尾(这是通用规则)
        Integer[] copyArray2 = Arrays.copyOfRange(arrayTest, 2, 7); //截取部分
        System.out.println(Arrays.toString(copyArray2));
    }

equals和deepEquals:比较数组内容是否相等

equals:比较一位数组内容
deepEquals:比较二维数组内容

  public static void main(String[] args) {
        Integer[] arrayTest = {6, 1, 9, 2, 5, 7, 6, 10, 6, 12};

        //定义一个二维数组  学生成绩
        Integer[][] stuGrades = {{1, 3, 5, 7, 9}, {2, 4, 6, 8}, {1, 5, 10}};
        Integer[] equals1 = Arrays.copyOf(arrayTest, arrayTest.length); //完整拷贝
        //比较一维数组内容是否相等
        System.out.println(Arrays.equals(equals1, arrayTest)); //true

        Integer[][] equals2 = Arrays.copyOf(stuGrades, stuGrades.length); 
        //比较二维数组内容是否相等
        System.out.println(Arrays.deepEquals(stuGrades, equals2)); //true
    }

toString和deepToString

public static void main(String[] args) {
        Integer[] arrayTest = {6, 1, 9, 2, 5, 7, 6, 10, 6, 12};

        //一维数组toString
        System.out.println(Arrays.toString(arrayTest));
        Integer[][] stuGrades={{1,3,5,7,9},{2,4,6,8},{1,5,10}};
        //二维数组toString
        System.out.println(Arrays.deepToString(stuGrades));
    }

hashCode和deepHashCode

基本同上,例子略

fill:将一个数组全部置为 val ,或在下标范围内将数组置为 val

  public static void main(String[] args) {
        Integer[] arrayTest = {6, 1, 9, 2, 5, 7, 6, 10, 6, 12};

        //Integer[] arrayTest = new Integer[5];
        //将一个数组置为 val(5)
        Arrays.fill(arrayTest,5);
        System.out.println(Arrays.toString(arrayTest)); //[5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]
        //将一个数组指定范围内置为 val(10)  含头不含尾
        Arrays.fill(arrayTest,2,3,10); //通过角标 可以控制可以批量换值
        System.out.println(Arrays.toString(arrayTest)); //[5, 5, 10, 5, 5, 5, 5, 5, 5, 5]

    }

setAll和parallelSetAll:JDK有歧义的实现方式

这个有点类似于Stream里的Map,但是JDK的实现有bug。
setAll的语义,作者的元思想肯定是希望处理each element,但是我们看看源码:

public static <T> void setAll(T[] array, IntFunction<? extends T> generator) {
        Objects.requireNonNull(generator);
        for (int i = 0; i < array.length; i++)
            array[i] = generator.apply(i);
    }

generator.apply(i);它竟然用的是i,而不是array[i],所以此处我们使用的时候一定要万分注意,回调给我们的是角标,而不是值,而不是值

 public static void main(String[] args) {
        Integer[] arrayTest = {6, 1, 9, 2, 5, 7, 6, 10, 6, 12};

        Integer[] setAllArr = Arrays.copyOf(arrayTest, arrayTest.length);
        //一个数组全部做表达式操作
        System.out.println(Arrays.toString(setAllArr)); //[6, 1, 9, 2, 5, 7, 6, 10, 6, 12]
        //一定要注意 此处我们需要用setAllArr[i]才是我们想要的结果
        Arrays.setAll(setAllArr, i -> setAllArr[i] * 3);
        //Arrays.setAll(setAllArr, i -> i * 3);
        System.out.println(Arrays.toString(setAllArr)); //[18, 3, 27, 6, 15, 21, 18, 30, 18, 36]
    }

看到这种使用方式,很逆天有没有。真不知道是JDK的设计者脑子进水了,还是进水了,因为处理角标没任何意义,至少我是不太同意这种设计的。

一次同样的parallelSetAll也是采用的角标,他们的区别只是一个串行,一个并行。

stream 这个就不解释了

parallelPrefix:二元迭代,对原数组内容进行二元操作

这个解释起来比较麻烦,直接先看一个例子吧

 public static void main(String[] args) {
        Integer[] arrayTest = {6, 1, 9, 2, 5, 7, 6, 10, 6, 12};

        Integer[] arrayPP1 = Arrays.copyOf(arrayTest, arrayTest.length);
        System.out.println(Arrays.toString(arrayPP1)); //[6, 1, 9, 2, 5, 7, 6, 10, 6, 12]

        //二元迭代,对原数组内容进行二元操作
        Arrays.parallelPrefix(arrayPP1, (x, y) -> x * y);
        System.out.println(Arrays.toString(arrayPP1)); //[6, 6, 54, 108, 540, 3780, 22680, 226800, 1360800, 16329600]

        //在指定下标范围内,对原数组内容进行二元操作,下标含头不含尾
        Integer[] arrayPP2 = Arrays.copyOf(arrayTest, arrayTest.length);
        Arrays.parallelPrefix(arrayPP2, 0, 5, (x, y) -> x * y);
        System.out.println(Arrays.toString(arrayPP2)); //[6, 6, 54, 108, 540, 7, 6, 10, 6, 12]
    }

从效果中我们可以看出来,这个就是拿前面的结果,和当前元素做运算。这个运算规则,由我们自己来定义。

使用场景:这个在一些数学运算中,会比较好用

sort和parallelSort:算法精华

排序一直以来效率是很依赖于算法的,所以我们抽查一个源码看看它的精妙之处:

static void sort(byte[] a, int left, int right) {
    // Use counting sort on large arrays
    if (right - left > COUNTING_SORT_THRESHOLD_FOR_BYTE) {
        int[] count = new int[NUM_BYTE_VALUES];

        for (int i = left - 1; ++i <= right;
            count[a[i] - Byte.MIN_VALUE]++
        );
        for (int i = NUM_BYTE_VALUES, k = right + 1; k > left; ) {
            while (count[--i] == 0);
            byte value = (byte) (i + Byte.MIN_VALUE);
            int s = count[i];

            do {
                a[--k] = value;
            } while (--s > 0);
        }
    } else { // Use insertion sort on small arrays
        for (int i = left, j = i; i < right; j = ++i) {
            byte ai = a[i + 1];
            while (ai < a[j]) {
                a[j + 1] = a[j];
                if (j-- == left) {
                    break;
                }
            }
            a[j + 1] = ai;
        }
    }
}

如果大于域值那么就使用计数排序法,否则就使用插入排序。

parallelSort是java8中新出的一种排序API,这是一种并行排序,Arrays.parallelSort使用了Java7的Fork/Join框架使排序任务可以在线程池中的多个线程中进行,Fork/Join实现了一种任务窃取算法,一个闲置的线程可以窃取其他线程的闲置任务进行处理。

性能对比结论:数组数据量越大,parallelSort的优势就越明显。

jdk源码中写的排序算法都很精简,值得学习

spliterator:最优的遍历

这是JDK为了高级遍历数组而提供的一个方法。具体使用方式,会在后续讲解spliterator迭代器的时候专题讲解

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