要想数组用的 6，怎能不懂 java.util.Arrays

发表于 4年以前 | 总阅读数：545 次

java.util.Arrays 类就是为数组而生的专用工具类，基本上常见的对数组的操作，Arrays 类都考虑到了，这让我由衷地觉得，是时候给该类的作者 Josh Bloch、Neal Gafter、John Rose 点个赞了。

（我是怎么知道作者名的？看源码就可以，小伙伴们，装逼吧）

Arrays 都可以干嘛呢？常见的有：

创建数组
比较数组
数组排序
数组检索
数组转流
打印数组
数组转 List
setAll（没想好中文名）
parallelPrefix（没想好中文名）

那接下来，小伙伴们是不是已经迫不及待想要和二哥一起来打怪进阶了。走你。

01、创建数组

使用 Arrays 类创建数组可以通过以下三个方法：

copyOf，复制指定的数组，截取或用 null 填充
copyOfRange，复制指定范围内的数组到一个新的数组
fill，对数组进行填充

1）copyOf，直接来看例子：

String[] intro = new String[] { "沉", "默", "王", "二" };
String[] revised = Arrays.copyOf(intro, 3);
String[] expanded = Arrays.copyOf(intro, 5);
System.out.println(Arrays.toString(revised));
System.out.println(Arrays.toString(expanded));

revised 和 expanded 是复制后的新数组，长度分别是 3 和 5，指定的数组长度是 4。来看一下输出结果：

[沉, 默, 王]
[沉, 默, 王, 二, null]

看到没？revised 截取了最后一位，因为长度是 3 嘛；expanded 用 null 填充了一位，因为长度是 5。

2）copyOfRange，直接来看例子：

String[] intro = new String[] { "沉", "默", "王", "二" };
String[] abridgement = Arrays.copyOfRange(intro, 0, 3);
System.out.println(Arrays.toString(abridgement));

copyOfRange() 方法需要三个参数，第一个是指定的数组，第二个是起始位置（包含），第三个是截止位置（不包含）。来看一下输出结果：

[沉, 默, 王]

0 的位置是“沉”，3 的位置是“二”，也就是说截取了从 0 位（包含）到 3 位（不包含）的数组元素。那假如说下标超出了数组的长度，会发生什么呢？

String[] abridgementExpanded = Arrays.copyOfRange(intro, 0, 6);
System.out.println(Arrays.toString(abridgementExpanded));

结束位置此时为 6，超出了指定数组的长度 4，来看一下输出结果：

[沉, 默, 王, 二, null, null]

仍然使用了 null 进行填充。为什么要这么做呢？小伙伴们思考一下，我想是作者考虑到了数组越界的问题，不然每次调用 Arrays 类就要先判断很多次长度，很麻烦。

3）fill，直接来看例子：

String[] stutter = new String[4];
Arrays.fill(stutter, "沉默王二");
System.out.println(Arrays.toString(stutter));

使用 new 关键字创建了一个长度为 4 的数组，然后使用 fill() 方法将 4 个位置填充为“沉默王二”，来看一下输出结果：

[沉默王二, 沉默王二, 沉默王二, 沉默王二]

如果想要一个元素完全相同的数组时， fill() 方法就派上用场了。

02、比较数组

Arrays 类的 equals() 方法用来判断两个数组是否相等，来看下面这个例子：

String[] intro = new String[] { "沉", "默", "王", "二" };
boolean result = Arrays.equals(new String[] { "沉", "默", "王", "二" }, intro);
System.out.println(result);
boolean result1 = Arrays.equals(new String[] { "沉", "默", "王", "三" }, intro);
System.out.println(result1);

输出结果如下所示：

true
false

指定的数组为沉默王二四个字，比较的数组一个是沉默王二，一个是沉默王三，所以 result 为 true，result1 为 false。

简单看一下 equals() 方法的源码：

public static boolean equals(Object[] a, Object[] a2) {
    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++) {
        if (!Objects.equals(a[i], a2[i]))
            return false;
    }

    return true;
}

因为数组是一个对象，所以先使用“==”操作符进行判断，如果不相等，再判断是否为 null，两个都为 null，返回 false；紧接着判断 length，不等的话，返回 false；否则的话，依次调用 Objects.equals() 比较相同位置上的元素是否相等。

感觉非常严谨，这也就是学习源码的意义，鉴赏的同时，学习。

除了 equals() 方法，还有另外一个诀窍可以判断两个数组是否相等，尽管可能会出现误差（概率非常小）。那就是 Arrays.hashCode() 方法，先来看一下该方法的源码：

public static int hashCode(Object a[]) {
    if (a == null)
        return 0;

    int result = 1;

    for (Object element : a)
        result = 31 * result + (element == null ? 0 : element.hashCode());

    return result;
}

哈希算法本身是非常严谨的，所以如果两个数组的哈希值相等，那几乎可以判断两个数组是相等的。

String[] intro = new String[] { "沉", "默", "王", "二" };

System.out.println(Arrays.hashCode(intro));
System.out.println(Arrays.hashCode(new String[] { "沉", "默", "王", "二" }));

来看一下输出结果：

868681617
868681617

两个数组的哈希值相等，毕竟元素是一样的。但这样确实不够严谨，优先使用 Objects.equals() 方法。

03、数组排序

Arrays 类的 sort() 方法用来判断两个数组是否相等，来看下面这个例子：

String[] intro1 = new String[] { "chen", "mo", "wang", "er" };
String[] sorted = Arrays.copyOf(intro1, 4);
Arrays.sort(sorted);
System.out.println(Arrays.toString(sorted));

由于排序会改变原有的数组，所以我们使用了 copyOf() 方法重新复制了一份。来看一下输出结果：

[chen, er, mo, wang]

可以看得出，按照的是首字母的升序进行排列的。基本数据类型是按照双轴快速排序的，引用数据类型是按照 TimSort 排序的，使用了 Peter McIlroy 的“乐观排序和信息理论复杂性”中的技术。

04、数组检索

数组排序后就可以使用 Arrays 类的 binarySearch() 方法进行二分查找了。否则的话，只能线性检索，效率就会低很多。

String[] intro1 = new String[] { "chen", "mo", "wang", "er" };
String[] sorted = Arrays.copyOf(intro1, 4);
Arrays.sort(sorted);
int exact = Arrays.binarySearch(sorted, "wang");
System.out.println(exact);
int caseInsensitive = Arrays.binarySearch(sorted, "Wang", String::compareToIgnoreCase);
System.out.println(caseInsensitive);

binarySearch() 方法既可以精确检索，也可以模糊检索，比如说忽略大小写。来看一下输出结果：

3
3

排序后的结果是 [chen, er, mo, wang]，所以检索出来的下标是 3。

05、数组转流

Stream 流非常强大，需要入门的小伙伴可以查看我之前写的一篇文章：

一文带你入门Java Stream流，太强了

Arrays 类的 stream() 方法可以将数组转换成流：

String[] intro = new String[] { "沉", "默", "王", "二" };
System.out.println(Arrays.stream(intro).count());

还可以为 stream() 方法指定起始下标和结束下标：

System.out.println(Arrays.stream(intro, 1, 2).count());

如果下标的范围有误的时候，比如说从 2 到 1 结束，则程序会抛出 ArrayIndexOutOfBoundsException 异常：

Exception in thread "main" java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException: origin(2) > fence(1)
 at java.base/java.util.Spliterators.checkFromToBounds(Spliterators.java:387)

06、打印数组

关于数组的打印方式，我之前单独写过一篇文章：

打印Java数组最优雅的方式是什么？

里面谈了很多种数组打印的方式，因为数组是一个对象，直接 System.out.println 的话，结果是这样的：

[Ljava.lang.String;@3d075dc0

那最优雅的方式，其实文章里面已经出现过很多次了，就是 Arrays.toString()：

public static String toString(Object[] a) {
    if (a == null)
        return "null";

    int iMax = a.length - 1;
    if (iMax == -1)
        return "[]";

    StringBuilder b = new StringBuilder();
    b.append('[');
    for (int i = 0; ; i++) {
        b.append(String.valueOf(a[i]));
        if (i == iMax)
            return b.append(']').toString();
        b.append(", ");
    }
}

小伙伴可以好好欣赏一下这段源码，感觉考虑得非常周到。

07、数组转 List

尽管数组非常强大，但它自身可以操作的工具方法很少，比如说判断数组中是否包含某个值。转成 List 的话，就简便多了。

String[] intro = new String[] { "沉", "默", "王", "二" };
List<String> rets = Arrays.asList(intro);
System.out.println(rets.contains("二"));

不过需要注意的是，Arrays.asList() 返回的是 java.util.Arrays.ArrayList，并不是 java.util.ArrayList，它的长度是固定的，无法进行元素的删除或者添加。

rets.add("三");
rets.remove("二");

执行这两个方法的时候，会抛出异常：

Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException
 at java.base/java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:153)
 at java.base/java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:111)

要想操作元素的话，需要多一步转化：

List<String> rets1 = new ArrayList<>(Arrays.asList(intro));
rets1.add("三");
rets1.remove("二");

08、setAll

Java 8 新增了 setAll() 方法，它提供了一个函数式编程的入口，可以对数组的元素进行填充：

int[] array = new int[10];
Arrays.setAll(array, i -> i * 10);
System.out.println(Arrays.toString(array));

这段代码什么意思呢？i 就相当于是数组的下标，值从 0 开始，到 9 结束，那么 i * 10 就意味着 0 * 10 开始，到 9 * 10 结束，来看一下输出结果：

[0, 10, 20, 30, 40, 50, 60, 70, 80, 90]

比之前的 fill() 方法强大多了，对吧？不再填充的是相同的元素。

09、parallelPrefix

parallelPrefix() 方法和 setAll() 方法一样，也是 Java 8 之后提供的，提供了一个函数式编程的入口，通过遍历数组中的元素，将当前下标位置上的元素与它之前下标的元素进行操作，然后将操作后的结果覆盖当前下标位置上的元素。

int[] arr = new int[] { 1, 2, 3, 4};
Arrays.parallelPrefix(arr, (left, right) -> left + right);
System.out.println(Arrays.toString(arr));

上面代码中有一个 Lambda 表达式（(left, right) -> left + right），需要入门的小伙伴可以查看我之前写的一篇文章：

Lambda 表达式入门，看这篇就够了

那为了让小伙伴看得更明白一些，我们把上面这段代码稍微改造一下：

int[] arr = new int[]{1, 2, 3, 4};
Arrays.parallelPrefix(arr, (left, right) -> {
    System.out.println(left + "，" + right);
    return left + right;
});
System.out.println(Arrays.toString(arr));

先来看一下输出结果：