JDK1.8源码(四)——java.util.Arrays类

2021-09-26

一、概述

1、介绍

  Arrays 类是 JDK1.2 提供的一个工具类,提供处理数组的各种方法,基本上都是静态方法,能直接通过类名Arrays调用。

二、类源码

1、asList()方法

  将一个泛型数组转化为List集合返回。但是,这个List集合既不是ArrayList实例,也不是Vector实例。它是一个固定长度的 List 集合,是 Arrays 的一个内部类 java.util.Arrays.ArrayList。
  代码示例:使用

 1 public class Main {
 2     public static void main(String[] args) throws Exception {
 3         Integer[] d = {3, 1, 2};
 4         final List<Integer> integers = Arrays.asList(d);
 5         System.out.println(integers);
 6     }
 7 }
 8 
 9 // 结果
10 [3, 1, 2]

  源码示例:

1 public static <T> List<T> asList(T... a) {
2     return new ArrayList<>(a);
3 }
4 
5 private static class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
6     implements RandomAccess, java.io.Serializable
7 {
8     // 源码省略,读者可自行用idea查看
9 }

  说明:
  ①、定长列表,只能对其进行查看或者修改不能进行添加或者删除操作

 1 public class Main {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         String[] str = {"a", "b", "c"};
 4         List<String> list = Arrays.asList(str);
 5         // 可以进行修改
 6         list.set(1, "e");
 7         System.out.println(list.toString()); // [a, e, c]
 8 
 9         list.add("a"); //添加元素会报错 java.lang.UnsupportedOperationException
10     }
11 }

  查看源码发现,该类没有add() 和 remove()方法。如果对其进行增加或者删除操作,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。源码如下:

1 // 类 AbstractList
2 public boolean add(E e) {
3     add(size(), e);
4     return true;
5 }
6 
7 public void add(int index, E element) {
8     throw new UnsupportedOperationException();
9 }

  ②、引用类型的数组和基本类型的数组区别

 1 public class Main {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         String[] str = {"a", "b", "c"};
 4         final List<String> list = Arrays.asList(str);
 5         System.out.println(list.size()); // 3
 6 
 7         int[] i = {1, 2, 3};
 8         final List<int[]> ints = Arrays.asList(i);
 9         System.out.println(ints.size()); // 1
10         
11         Integer[] in = {1, 2, 3};
12         final List<Integer> integers = Arrays.asList(in);
13         System.out.println(integers.size()); // 3
14     }
15 }

  类类型才是泛型,基本数据类型不能作为泛型的参数。读者根据上面结果自行体会一下。

  ③、返回的是原数组的里的引用,不是独立出来的集合对象

 1 public class Main {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         String[] str = {"a", "b", "c"};
 4         List<String> listStr = Arrays.asList(str);
 5         System.out.println(Arrays.toString(str)); // [a, b, c]
 6 
 7         listStr.set(0, "d");
 8 
 9         System.out.println(Arrays.toString(str)); // [d, b, c]
10     }
11 }

  这里,修改的是返回的集合的内容,但是原数组的内容也变化了,所以只是返回了原数组的一个视图。如果希望返回一个全新的集合,可以如下:

 1 public class Main {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         String[] str = {"a", "b", "c"};
 4 
 5         ArrayList<String> strings = new ArrayList<>(Arrays.asList(str));
 6         strings.add("d");
 7 
 8         System.out.println(Arrays.toString(str)); // [a, b, c]
 9         System.out.println(strings); // [a, b, c, d]
10     }
11 }

2、sort()方法

  用于数组排序,有一系列重载方法。注意,如果是 Object 类型,需要实现Comparable接口或者传入一个比较器 Comparator ,使其具有可比性。可以参考这篇。Java比较器。
  源码示例:

1 public static void sort(int[] a) {
2     DualPivotQuicksort.sort(a, 0, a.length - 1, null, 0, 0);
3 }

  这个方法的源码很长,分别对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。

3、binarySearch()方法

  用于数组查找,是基于二分查找算法实现,有一系列重载方法,适用于各种基本数据类型以及对象数组。
  值得注意的是:调用此方法,要求待查找的数组有序。存在,返回元素下标;不存在,返回一个负数(不是 -1)。
  源码示例:

 1 public static int binarySearch(int[] a, int key) {
 2     return binarySearch0(a, 0, a.length, key);
 3 }
 4 
 5 // 典型的二分查找算法
 6 private static int binarySearch0(int[] a, int fromIndex, int toIndex,
 7                                  int key) {
 8     int low = fromIndex;
 9     int high = toIndex - 1;
10 
11     while (low <= high) {
12         int mid = (low + high) >>> 1;
13         int midVal = a[mid];
14 
15         if (midVal < key)
16             low = mid + 1;
17         else if (midVal > key)
18             high = mid - 1;
19         else
20             return mid; // key found
21     }
22     
23     // 找不到,返回并不是 -1
24     return -(low + 1);  // key not found.
25 }

4、copyOf()方法

  拷贝数组元素。底层采用 System.arraycopy() 实现,这是一个native方法。
  注意:这个方法在ArrayList源码扩容时,也是用的它。
  代码示例:

 1 public class Main {
 2     public static void main(String[] args) {
 3         int[] old = {1, 3, 2};
 4 
 5         int[] ints = Arrays.copyOf(old, 5);
 6         System.out.println(Arrays.toString(ints)); // [1, 3, 2, 0, 0]
 7 
 8         int[] ints1 = Arrays.copyOf(old, 1);
 9         System.out.println(Arrays.toString(ints1)); // [1]
10     }
11 }

  源码示例:

 1 // Arrays类
 2 public static int[] copyOf(int[] original, int newLength) {
 3     int[] copy = new int[newLength];
 4     System.arraycopy(original, 0, copy, 0,
 5                     // 长度是旧数组长度 与 新长度 取小
 6                      Math.min(original.length, newLength));
 7     return copy;
 8 }
 9 
10 // System类
11 public static native void arraycopy(Object src,  int  srcPos,
12                                     Object dest, int destPos,
13                                     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。

5、equals()/deepEquals()方法

  ①、equals
  用于比较两个数组中对应位置的每一个元素是否相等。
  源码示例:

 1 // 基本数据类型数组比较
 2 public static boolean equals(int[] a, int[] a2) {
 3     // 引用相等,则相同
 4     if (a==a2)
 5         return true;
 6     if (a==null || a2==null)
 7         return false;
 8 
 9     int length = a.length;
10     // 长度不同,则不相同
11     if (a2.length != length)
12         return false;
13 
14     // 循环依次比较数组中每个元素是否相等
15     for (int i=0; i<length; i++)
16         if (a[i] != a2[i])
17             return false;
18 
19     return true;
20 }
21 
22 // 引用类型数组比较
23 public static boolean equals(Object[] a, Object[] a2) {
24     if (a==a2)
25         return true;
26     if (a==null || a2==null)
27         return false;
28 
29     int length = a.length;
30     if (a2.length != length)
31         return false;
32 
33     for (int i=0; i<length; i++) {
34         Object o1 = a[i];
35         Object o2 = a2[i];
36         
37         // 对象相同通过 equals 方法判断
38         if (!(o1==null ? o2==null : o1.equals(o2)))
39             return false;
40     }
41 
42     return true;
43 }

  ②、deepEquals
  比较两个数组的元素是否相等,可以嵌套任意层次的数组。
  源码就是递归的使用 deepEquals 判断每一层的数组是否相同。
  代码示例:

1 public class Main {
2     public static void main(String[] args) {
3         String[][] name1 = {{"G", "a", "o"}, {"H", "u", "a", "n"}, {"j", "i", "e"}};
4         String[][] name2 = {{"G", "a", "o"}, {"H", "u", "a", "n"}, {"j", "i", "e"}};
5 
6         System.out.println(Arrays.equals(name1, name2));// false
7         System.out.println(Arrays.deepEquals(name1, name2));// true
8     }
9 }

6、fill()方法

  该系列方法用于给数组赋值,并能指定某个范围赋值。
  代码示例:

1 public class Main {
2     public static void main(String[] args) {
3         int[] arr = new int[4];
4         System.out.println(Arrays.toString(arr)); // [0, 0, 0, 0]
5 
6         Arrays.fill(arr, 6);
7         System.out.println(Arrays.toString(arr)); // [6, 6, 6, 6]
8     }
9 }

  源码示例:

 1 // 不写注释也能看懂的代码
 2 public static void fill(int[] a, int val) {
 3     for (int i = 0, len = a.length; i < len; i++)
 4         a[i] = val;
 5 }
 6 
 7 public static void fill(int[] a, int fromIndex, int toIndex, int val) {
 8     rangeCheck(a.length, fromIndex, toIndex);
 9     for (int i = fromIndex; i < toIndex; i++)
10         a[i] = val;
11 }

7、toString 和 deepToString方法

  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。

  参考文档:https://docs.oracle.com/javase/8/docs/api/java/util/Arrays.html