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Java中Collection与Collections有什么区别？Java常见面试题解析

发布时间 2023-05-29 10:20:11作者: 可爱的小锋

本文将为大家详细讲解Java中Collection与Collections的区别点，这是我们进行开发时经常用到的知识点，也是大家在学习Java中很重要的一个知识点，更是我们在面试时有可能会问到的问题！

文章较长，干货满满，建议大家收藏慢慢学习。文末有本文重点总结，主页有全系列文章分享。技术类问题，欢迎大家和我们一起交流讨论！

前言

截止到现在我们已经把 Java里的List、SET和Map 这三大集合都给大家讲解完毕了，不知道各位掌握了多少呢？如果你对之前的内容还没有熟练掌握，可以把前面的文章再多读几遍。如果你已经掌握的很好了，那就继续阅读今天的内容吧。今天会再用一篇文章，把集合中遗漏的内容给大家梳理一下，比如Collection与Collections的区别。

全文大约 【3300】 字，不说废话，只讲可以让你学到技术、明白原理的纯干货！本文带有丰富的案例及配图视频，让你更好地理解和运用文中的技术概念，并可以给你带来具有足够启迪的思考...

一. 知识回顾

1. Java集合体系

根据前面给大家讲解的内容可知，Java的集合整体上可以分为 Collection 和 Map 两大体系，而从这两大体系中又可以延伸细分为 3个子类型:

List-列表

Set-集

Map-映射

从整体上来看，这几种集合之间的关系如下图所示：

2. 集合的关系图谱

另外集合的各个接口和类之间除了有共同之处，它们也有一些各自的特点，我们可以看看下面这个集合的关系图谱：

在上图中，有3个核心API需要我们掌握：

  • Iterator: 我们可以通过迭代器遍历集合中的数据；
  • Collection: Collection是List、Set、Queue 这3种集合的父级接口；
  • Map: Map是映射表的父级接口。

为了让大家加深印象，接下来我们再单独复习一下Collection接口是怎么回事。

二. Collection

1. 简介

Collection是Java集合框架中的一个接口，它定义了一组用于存储、访问和操作对象的方法。

它是Java集合框架中的基础接口之一，我们常用的很多集合类都实现了Collection接口或其子接口(如List、Set、Queue等)。

2. 核心方法

Collection接口中定义了一系列用于操作集合的通用核心方法，包括添加、删除、遍历、查找等，Collection的各个子类都需要实现这些方法。下面是一些常用的Collection接口方法：

  • add(E e) ：将元素e添加到集合中；
  • remove(Object o) ：从集合中删除对象o；
  • contains(Object o) ：判断集合中是否包含对象o；
  • size() ：返回集合中元素的个数；
  • iterator() ：返回集合中元素的迭代器。

通过这些方法，我们可以轻松地操作集合中的元素，实现各种常用的功能。

二. Collections

1. 简介

Collections是Java集合框架为了方便我们进行集合开发，为我们提供的一个 操作Set、List和Map等集合的 工具类， 位于java.util包中 。该类提供了一系列的静态方法，可以实现对集合进行排序、查找、替换、复制等操作。Collections类中的方法都是静态方法，不需要创建其对象即可使用。

利用Collections类，我们可以对集合进行一些高级的操作，比如对集合进行排序、查找最大值、查找最小值等。总之，Collections类中提供的方法，可以帮助我们简化代码，提高开发效率。

2. 常用方法

Collections类中为我们提供的方法其实有很多，大致可以分为以下几类：

  • 创建空白集合： emptyList()、emptyMap()、emptySet()：返回对应的不可变的空集合，无法向其中添加或删除元素；
  • 创建单个元素的集合：singletonList(T o)、singletonMap(K key, V value)、singleton(T o)：返回的是不可变的单元素集合，无法向其中添加或删除元素；
  • 排序方法：sort、reverse、shuffle、swap、rotate；
  • 查找方法：binarySearch；
  • 替换方法：replaceAll、fill；
  • 复制方法：copy；
  • 同步方法：synchronizedCollection、synchronizedList、synchronizedMap等；
  • 不可修改方法：unmodifiableCollection、unmodifiableList、unmodifiableMap等；
  • 其他方法：frequency、max、min、disjoint、frequency、indexOfSubList、lastIndexOfSubList等。

接下来我们就通过几个案例，来教大家学会这些方法该如何使用。

3. 基本使用

3.1 排序方法

Collections类给我们提供了好几个排序方法，比如sort()、reverse()、shuffle() 等，用于对集合进行排序。

3.1.1 sort方法

sort(List list)方法用于对List集合进行升序排序，例如：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class Demo19 {

	public static void main(String[] args) {
		//Collections的使用--排序方法
		List<Integer> list = new ArrayList<>();
		list.add(3);
		list.add(1);
		list.add(2);
		//调用Collections的sort()排序方法---升序
		Collections.sort(list);
		System.out.println(list);  // [1, 2, 3]
	}
}

3.1.2 reverse方法

reverse(List list)方法用于对List集合进行反转排序，例如：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class Demo19 {

    public static void main(String[] args) {
        //Collections的使用--排序方法
        //调用Collections的reverse()排序方法--反转排序
        List<Integer> list2 = new ArrayList<>();
        list2.add(1);
        list2.add(2);
        list2.add(3);
        Collections.reverse(list2);
        System.out.println(list2);  // [3, 2, 1]
    }
}

3.1.3 shuffle方法

shuffle(List list)方法用于对List集合进行随机排序，例如：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class Demo19 {

    public static void main(String[] args) {
        //Collections的使用--排序方法
        //调用Collections的shuffle()排序方法--随机
        List<Integer> list3 = new ArrayList<>();
        list3.add(1);
        list3.add(2);
        list3.add(3);
        Collections.shuffle(list3);
        System.out.println(list3);  // [2, 1, 3]
    }
}

3.2 查找方法

Collections类也给我们提供了用于对集合进行二分查找的 binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key) 方法，该方法用于在有序集合中根据二分查找法，来查找到指定的元素，并返回元素在集合中的索引。如果指定元素不在集合中，则返回一个负数，表示应该插入该元素的位置。 binarySearch()方法案例如下：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class Demo20 {

	public static void main(String[] args) {
		//Collections的使用--查找方法
		List<Integer> list = new ArrayList<>();
		list.add(1);
		list.add(2);
		list.add(3);
		//二分查找
		int index = Collections.binarySearch(list, 2);
		System.out.println(index);  // 1
	}
}

3.3 替换方法

Collections类给我们提供了一些用于替换的方法，比如replaceAll()、fill()，用于对集合进行替换。

3.3.1 replaceAll()方法

replaceAll(List list, T oldVal, T newVal)方法用于将List集合中所有的旧元素替换为新元素，例如：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class Demo21 {

	public static void main(String[] args) {
		//Collections的使用--替换方法
		List<Integer> list = new ArrayList<>();
		list.add(1);
		list.add(2);
		list.add(3);
		//替换方法
		Collections.replaceAll(list, 2, 4);
		System.out.println(list);  // [1, 4, 3]
	}
}

3.3.2 fill()方法

fill(List<? super T> list, T obj)方法用于用指定元素填充List集合，例如：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class Demo21 {

	public static void main(String[] args) {
		//Collections的使用--替换方法
		List<Integer> list = new ArrayList<>();
		list.add(1);
		list.add(2);
		list.add(3);
		//指定元素填充List集合
		Collections.fill(list, 0);
		System.out.println(list);  // [0, 0, 0]
	}
}

3.4 同步方法

Collections类提供了一些同步方法，如 synchronizedCollection()、synchronizedList()、synchronizedMap() 等，用于对集合进行同步处理，这可以保证多线程环境下的并发安全。

3.4.1 synchronizedCollection方法

synchronizedCollection(Collection c) 方法用于将指定集合转换为线程安全的集合，例如：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class Demo22 {

	public static void main(String[] args) {
		//Collections的使用--同步方法
		List<Integer> list = new ArrayList<>();
		list.add(1);
		list.add(2);
		list.add(3);
		//将指定集合转换为线程安全的集合
		Collection<Integer> synchronizedList = Collections.synchronizedCollection(list);
		System.out.println("list="+synchronizedList);
	}
}

3.4.2 synchronizedList方法

synchronizedList(List list) 方法用于将指定的List集合转换为线程安全的List集合，例如：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class Demo22 {
	public static void main(String[] args) {
		//Collections的使用--同步方法
		List<Integer> list = new ArrayList<>();
		list.add(1);
		list.add(2);
		list.add(3);
		//将指定的List集合转换为线程安全的List集合
		List<Integer> synchronizedList = Collections.synchronizedList(list);
		System.out.println("list2="+synchronizedList);
	}
}

3.4.3 synchronizedSet方法

synchronizedSet(Set s)方法用于将指定的Set集合转换为线程安全的Set集合，例如：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class Demo22 {
	public static void main(String[] args) {
		//Collections的使用--同步方法
		Set<Integer> set = new HashSet<>();
		set.add(1);
		set.add(2);
		set.add(3);
		//将指定的Set集合转换为线程安全的Set集合
		Set<Integer> synchronizedSet = Collections.synchronizedSet(set);
		System.out.println("set="+synchronizedSet);
	}
}

3.4.4 synchronizedMap方法

synchronizedMap(Map<K,V> m) 方法用于将指定的Map集合转换为线程安全的Map集合，例如：

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class Demo22 {
	public static void main(String[] args) {
		//Collections的使用--同步方法
		Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
		map.put("a", 1);
		map.put("b", 2);
		map.put("c", 3);
		//将指定的Map集合转换为线程安全的Map集合
		Map<String, Integer> synchronizedMap = Collections.synchronizedMap(map);
		System.out.println("map="+synchronizedMap);
	}
}

3.5 其他方法

我们可以使用max()和min()方法分别输出集合中的最大和最小值，用frequency()方法统计某个数据在集合中出现的次数。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class Demo23 {
	public static void main(String[] args) {
		List<Integer> list = new ArrayList<>();
		list.add(100);
		list.add(-2);
		list.add(88);
		list.add(88);
		//查找集合中的最大值
		System.out.println("max="+Collections.max(list));  
        //查找集合中的最小值
		System.out.println("min="+Collections.min(list));  
		//判断88在List集合中出现的次数，返回2
        System.out.println(Collections.frequency(list, 88));
	}
}

我们也可以使用Collections的copy()静态方法，将指定集合中的所有元素复制到另一个集合中。执行copy()方法后，目标集合中每个已复制元素的索引，将等同于源集合中该元素的索引。

import java.util.ArrayList;
import java.util.Collection;
import java.util.Collections;
import java.util.List;

public class Demo23 {
	public static void main(String[] args) {
		List<Integer> srcList = new ArrayList<>();
		srcList.add(10);
		srcList.add(88);
		srcList.add(100);
		
		List<Integer> destList = new ArrayList<>();
		destList.add(-1);
		destList.add(0);
		destList.add(1);
        
		//调用copy()方法，将srcList集合中的元素复制到destList集合中
		// java.lang.IndexOutOfBoundsException: Source does not fit in dest
        //destList表示目标集合对象，srcList表示源集合对象。
        Collections.copy(destList, srcList);
        System.out.println(destList); 
	}
}

我们要注意： 目标集合的长度至少要和源集合的长度相同。如果目标集合的长度更长，则不影响目标集合中的其余元素。如果目标集合的长度不够而无法包含整个源集合元素，程序会抛出 IndexOutOfBoundsException异常。

除了以上这些方法，还有其他的一些方法，比如将一个集合变成不可变的集合，用于对集合进行保护等，就不再一一给大家展示其用法了。

这些方法基本上就是见名知意，大家根据名称调用就可以，非常的简单。总之，希望大家可以熟练掌握Collections类的使用方法，这对于Java开发人员来说是非常重要的。

三. Collection与Collections的区别

综上所述，就可以把Collection与Collections的区别给大家总结出来了。Collection和Collections虽然名字很相似，但它们的作用和用法完全不同，其核心区别如下：

Collection是Java集合框架中的一个接口，定义了一组用于存储、访问和操作对象的方法，它是所有集合类的基础接口之一；

Collections是Java集合框架中的一个工具类，提供了一系列的静态方法，方便我们对集合进行排序、查找、替换等操作，它是一个类，而不是一个接口。

简单来说，Collection是一个接口，是Java集合框架中的基础接口之一；而Collections是一个工具类，提供了一系列静态方法，用于对集合进行高级操作。

四. 结语

至此，就把今天的内容讲解完毕了，我相信大家也已经明白了Collection与Collections的区别了。那么今天的核心内容，就是下面这些了：

Collection是Java集合的基础接口，List、Set等都继承自该接口；

Collections是操作集合的工具类，里面有若干个操作集合的方法；

你要熟练使用Collections里的几个常用方法哦。

以上就是本文的全部内容啦，大家有技术类问题，欢迎和我们一起交流讨论~

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