详解 java.util.Arrays 的使用

在本文中，我们来看看 java.util.Arrays ，我们可以使用 Arrays 创建，比较，排序，搜索，stream 和转化数组。

创建

我们来看看，使用Arrays 怎么创建一个新的数组，一般来说，我们可以使用Arrays 的 copyOf , copyOfRange 和 fill 方法。

copyOf 和 copyOfRange

要使用copyOfRange，我们需要一个原始数组和我们想要复制的开始索引（包括）和结束索引（不包括）。我们先定一个数组 intro。

String[] intro = new String[] { "once", "upon", "a", "time" };
String[] abridgement = Arrays.copyOfRange(storyIntro, 0, 3); 

assertArrayEquals(new String[] { "once", "upon", "a" }, abridgement); 
assertFalse(Arrays.equals(intro, abridgement));

要使用 copyOf ，，我们需要使用intro和一个目标数组大小，然后我们会得到一个该长度的新数组。

String[] revised = Arrays.copyOf(intro, 3);
String[] expanded = Arrays.copyOf(intro, 5);

assertArrayEquals(Arrays.copyOfRange(intro, 0, 3), revised);
assertNull(expanded[4]);

注意，如果我们的目标尺寸大于原始尺寸，copyOf会用 null 填充数组。

fill

另一种方法，我们可以创建一个固定长度的数组，就是填充，当我们想要一个所有元素都相同的数组时，这个方法很有用。

String[] stutter = new String[3];
Arrays.fill(stutter, "once");

assertTrue(Stream.of(stutter).allMatch(el -> "once".equals(el));

注意，我们需要事先将数组实例化，而不是像String[] filled = Arrays.fill("once", 3);，因为这个特性是在语言中出现泛型之前引入的。

比较

我们先走来看看 Arrays 的比较方法

equals 和 deepEquals

我们可以使用 equals 进行简单的数组大小和内容比较。如果我们添加一个null作为其中一个元素，内容检查就会失败。

assertTrue(Arrays.equals(new String[] { "once", "upon", "a", "time" }, intro));
assertFalse(Arrays.equals(new String[] { "once", "upon", "a", null }, intro));

当我们有嵌套或多维数组时，我们可以使用deepEquals不仅检查顶层元素，还可以递归地执行检查。

Object[] story = new Object[] { intro, new String[] { "chapter one", "chapter two" }, end };
Object[] copy = new Object[] { intro, new String[] { "chapter one", "chapter two" }, end };

assertTrue(Arrays.deepEquals(story, copy));
assertFalse(Arrays.equals(story, copy));

注意，这里 deepEquals 是通过的，但equals却失败了。这是因为deepEquals在每次遇到数组时都会调用自己，而equals只是比较子数组的引用。

hashCode 和 deepHashCode

我们使用hashCode来计算一个基于数组内容的整数

Object[] looping = new Object[]{ intro, intro }; 
int hashBefore = Arrays.hashCode(looping);
int deepHashBefore = Arrays.deepHashCode(looping);

现在，我们将原数组的一个元素设置为空，并重新计算哈希值。

intro[3] = null;
int hashAfter = Arrays.hashCode(looping);

deepHashCode检查嵌套数组的元素数量和内容是否匹配。如果我们用deepHashCode重新计算。

int deepHashAfter = Arrays.deepHashCode(looping);

现在，我们能够看到这两个方法的不同。

assertEquals(hashAfter, hashBefore);
assertNotEquals(deepHashAfter, deepHashBefore);

deepHashCode是我们在数组上使用HashMap和HashSet等数据结构时使用的基础计算。

排序和搜索

排序

如果我们的元素是原始类型，或者它们实现了 Comparable 接口，我们可以使用sort来执行排序。

String[] sorted = Arrays.copyOf(intro, 4);
Arrays.sort(sorted);

assertArrayEquals(new String[]{ "a", "once", "time", "upon" }, sorted);

请注意，排序会使原始引用发生变化，这就是为什么我们在这里进行复制。
排序将对不同的数组元素类型使用不同的算法。原始类型使用quicksort，对象类型使用Timsort。对于一个随机排序的数组，两者的平均情况都是O(n log(n))。
从Java 8开始，parallelSort可用于并行排序，它提供了一种使用几个Arrays.sort任务的并发排序方法。

搜索

如果我们有一个排序的数组，那么我们可以在 O(log n) 中完成，我们可以用 binarySearch 来完成这样的任务。

int exact = Arrays.binarySearch(sorted, "time");
int caseInsensitive = Arrays.binarySearch(sorted, "TiMe", String::compareToIgnoreCase);

assertEquals("time", sorted[exact]);
assertEquals(2, exact);
assertEquals(exact, caseInsensitive);

如果我们没有提供一个比较器作为第三个参数，那么 binarySearch 就默认我们的元素类型是可比较的。如果我们的数组没有被首先排序，那么 binarySearch 将不会像我们所期望的那样工作。

流

我们都知道Arrays在Java 8中进行了更新，包含了Stream API的方法，如parallelSort、stream和setAll等。

stream 使我们能够完全访问我们的数组的Stream API。

Assert.assertEquals(Arrays.stream(intro).count(), 4);

exception.expect(ArrayIndexOutOfBoundsException.class);
Arrays.stream(intro, 2, 1).count();

我们可以为流提供包容性和排他性指数，但是如果指数失序、为负数或超出范围，我们应该判断 ArrayIndexOutOfBoundsException。

转化

toString、asList和setAll给了我们几种不同的方法来转换数组。

toString和deepToString

我们可以通过toString获得原始数组的可读版本的一个好方法。

assertEquals("[once, upon, a, time]", Arrays.toString(storyIntro));

当数组有嵌套的时候，我们必须再次使用deepToString 来打印嵌套数组的内容。

assertEquals(
    "[[once, upon, a, time], [chapter one, chapter two], [the, end]]",
    Arrays.deepToString(story));

asList

在所有的数组方法中，最方便我们使用的是asList。我们有一个简单的方法把数组变成一个列表。

List<String> rets = Arrays.asList(storyIntro);

assertTrue(rets.contains("upon"));
assertTrue(rets.contains("time"));
assertEquals(rets.size(), 4);

返回的列表将是一个固定的长度，而且无法添加或删除元素，还要注意的是，asList会返回这个ArrayList的类型，和我们平常在使用的ArrayList 并不一样。在调试的时候，就可能是非常具有欺骗性的，我们在写的过程中特别要注意。

setAll

通过setAll，我们可以用一个 functional interface 来设置一个数组的所有元素。下面的代码现将位置索引作为一个参数传入到getWord方法中。

String[] longAgo = new String[4];
Arrays.setAll(longAgo, i -> this.getWord(i)); 
assertArrayEquals(longAgo, new String[]{"a","long","time","ago"});

当然，异常处理是使用lambda的一个比较棘手的部分。所以请记住，如果lambda抛出一个异常，那么Java就不会定义数组的最终状态。