要想数组用的 6,怎能不懂 java.util.Arrays

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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=newString[]{"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=newString[]{"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=newString[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=newString[]{"沉","默","王","二"};
booleanresult=Arrays.equals(newString[]{"沉","默","王","二"},intro);
System.out.println(result);
booleanresult1=Arrays.equals(newString[]{"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:

publicstaticbooleanequals(Object[]a,Object[]a2){
if(a==a2)
returntrue;
if(a==null||a2==null)
returnfalse;

intlength=a.length;
if(a2.length!=length)
returnfalse;

for(inti=0;i<length;i++){
if(!Objects.equals(a[i],a2[i]))
returnfalse;
}

returntrue;
}

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:

publicstaticinthashCode(Objecta[]){
if(a==null)
return0;

intresult=1;

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

returnresult;
}

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=newString[]{"沉","默","王","二"};

System.out.println(Arrays.hashCode(intro));
System.out.println(Arrays.hashCode(newString[]{"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=newString[]{"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=newString[]{"chen","mo","wang","er"};
String[]sorted=Arrays.copyOf(intro1,4);
Arrays.sort(sorted);
intexact=Arrays.binarySearch(sorted,"wang");
System.out.println(exact);
intcaseInsensitive=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=newString[]{"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:

Exceptioninthread"main"java.lang.ArrayIndexOutOfBoundsException:origin(2)>fence(1)
atjava.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()

publicstaticStringtoString(Object[]a){
if(a==null)
return"null";

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

StringBuilderb=newStringBuilder();
b.append('[');
for(inti=0;;i++){
b.append(String.valueOf(a[i]));
if(i==iMax)
returnb.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=newString[]{"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:

Exceptioninthread"main"java.lang.UnsupportedOperationException
atjava.base/java.util.AbstractList.add(AbstractList.java:153)
atjava.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=newArrayList<>(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=newint[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=newint[]{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=newint[]{1,2,3,4};
Arrays.parallelPrefix(arr,(left,right)->{
System.out.println(left+","+right);
returnleft+right;
});
System.out.println(Arrays.toString(arr));

先来看一下输出结果:

1,2
3,3
6,4
[1,3,6,10]

也就是说, Lambda 表达式执行了三次:

  • 第一次是 1 和 2 相加,结果是 3,替换下标为 1 的位置
  • 第二次是 3 和 3 相加,结果是 6,也就是第一次的结果和下标为 2 的元素相加的结果
  • 第三次是 6 和 4 相加,结果是 10,也就是第二次的结果和下标为 3 的元素相加的结果

有点强大,对吧?

10、总结

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