## 集合判空
《阿里巴巴 Java 开发手册》的描述如下：
> **判断所有集合内部的元素是否为空，使用 `isEmpty()` 方法，而不是 `size()==0` 的方式。**
这是因为 `isEmpty()` 方法的可读性更好，并且时间复杂度为 O(1)。
绝大部分我们使用的集合的 `size()` 方法的时间复杂度也是 O(1)，不过，也有很多复杂度不是 O(1) 的，比如 `java.util.concurrent` 包下的某些集合（`ConcurrentLinkedQueue` 、`ConcurrentHashMap`...）。
下面是 `ConcurrentHashMap` 的 `size()` 方法和 `isEmpty()` 方法的源码。
```java
public int size() {
long n = sumCount();
return ((n < 0L) ? 0 :
(n > (long)Integer.MAX_VALUE) ? Integer.MAX_VALUE :
(int)n);
}
final long sumCount() {
CounterCell[] as = counterCells; CounterCell a;
long sum = baseCount;
if (as != null) {
for (int i = 0; i < as.length; ++i) {
if ((a = as[i]) != null)
sum += a.value;
}
}
return sum;
}
public boolean isEmpty() {
return sumCount() <= 0L; // ignore transient negative values
}
```
## 集合转 Map
《阿里巴巴 Java 开发手册》的描述如下：
> **在使用 `java.util.stream.Collectors` 类的 `toMap()` 方法转为 `Map` 集合时，一定要注意当 value 为 null 时会抛 NPE 异常。**
```java
class Person {
private String name;
private String phoneNumber;
// getters and setters
}
List<Person> bookList = new ArrayList<>();
bookList.add(new Person("jack","18163138123"));
bookList.add(new Person("martin",null));
// 空指针异常
bookList.stream().collect(Collectors.toMap(Person::getName, Person::getPhoneNumber));
```
下面我们来解释一下原因。
首先，我们来看 `java.util.stream.Collectors` 类的 `toMap()` 方法 ，可以看到其内部调用了 `Map` 接口的 `merge()` 方法。
```java
public static <T, K, U, M extends Map<K, U>>
Collector<T, ?, M> toMap(Function<? super T, ? extends K> keyMapper,
Function<? super T, ? extends U> valueMapper,
BinaryOperator<U> mergeFunction,
Supplier<M> mapSupplier) {
BiConsumer<M, T> accumulator
= (map, element) -> map.merge(keyMapper.apply(element),
valueMapper.apply(element), mergeFunction);
return new CollectorImpl<>(mapSupplier, accumulator, mapMerger(mergeFunction), CH_ID);
}
```
`Map` 接口的 `merge()` 方法如下，这个方法是接口中的默认实现。
> 如果你还不了解 Java 8 新特性的话，请看这篇文章：[《Java8 新特性总结》](https://mp.weixin.qq.com/s/ojyl7B6PiHaTWADqmUq2rw) 。
```java
default V merge(K key, V value,
BiFunction<? super V, ? super V, ? extends V> remappingFunction) {
Objects.requireNonNull(remappingFunction);
Objects.requireNonNull(value);
V oldValue = get(key);
V newValue = (oldValue == null) ? value :
remappingFunction.apply(oldValue, value);
if(newValue == null) {
remove(key);
} else {
put(key, newValue);
}
return newValue;
}
```
`merge()` 方法会先调用 `Objects.requireNonNull()` 方法判断 value 是否为空。
```java
public static <T> T requireNonNull(T obj) {
if (obj == null)
throw new NullPointerException();
return obj;
}
```
## 集合遍历
《阿里巴巴 Java 开发手册》的描述如下：
> **不要在 foreach 循环里进行元素的 `remove/add` 操作。remove 元素请使用 `Iterator` 方式，如果并发操作，需要对 `Iterator` 对象加锁。**
通过反编译你会发现 foreach 语法糖底层其实还是依赖 `Iterator` 。不过， `remove/add` 操作直接调用的是集合自己的方法，而不是 `Iterator` 的 `remove/add`方法
这就导致 `Iterator` 莫名其妙地发现自己有元素被 `remove/add` ，然后，它就会抛出一个 `ConcurrentModificationException` 来提示用户发生了并发修改异常。这就是单线程状态下产生的 **fail-fast 机制**。
> **fail-fast 机制** ：多个线程对 fail-fast 集合进行修改的时候，可能会抛出`ConcurrentModificationException`。 即使是单线程下也有可能会出现这种情况，上面已经提到过。
Java8 开始，可以使用 `Collection#removeIf()`方法删除满足特定条件的元素,如
```java
List<Integer> list = new ArrayList<>();
for (int i = 1; i <= 10; ++i) {
list.add(i);
}
list.removeIf(filter -> filter % 2 == 0); /* 删除list中的所有偶数 */
System.out.println(list); /* [1, 3, 5, 7, 9] */
```
除了上面介绍的直接使用 `Iterator` 进行遍历操作之外，你还可以：
- 使用普通的 for 循环
- 使用 fail-safe 的集合类。`java.util`包下面的所有的集合类都是 fail-fast 的，而`java.util.concurrent`包下面的所有的类都是 fail-safe 的。
- ......
## 集合去重
《阿里巴巴 Java 开发手册》的描述如下：
> **可以利用 `Set` 元素唯一的特性，可以快速对一个集合进行去重操作，避免使用 `List` 的 `contains()` 进行遍历去重或者判断包含操作。**
这里我们以 `HashSet` 和 `ArrayList` 为例说明。
```java
// Set 去重代码示例
public static <T> Set<T> removeDuplicateBySet(List<T> data) {
if (CollectionUtils.isEmpty(data)) {
return new HashSet<>();
}
return new HashSet<>(data);
}
// List 去重代码示例
public static <T> List<T> removeDuplicateByList(List<T> data) {
if (CollectionUtils.isEmpty(data)) {
return new ArrayList<>();
}
List<T> result = new ArrayList<>(data.size());
for (T current : data) {
if (!result.contains(current)) {
result.add(current);
}
}
return result;
}
```
两者的核心差别在于 `contains()` 方法的实现。
`HashSet` 的 `contains()` 方法底部依赖的 `HashMap` 的 `containsKey()` 方法，时间复杂度接近于 O（1）（没有出现哈希冲突的时候为 O（1））。
```java
private transient HashMap<E,Object> map;
public boolean contains(Object o) {
return map.containsKey(o);
}
```
我们有 N 个元素插入进 Set 中，那时间复杂度就接近是 O (n)。
`ArrayList` 的 `contains()` 方法是通过遍历所有元素的方法来做的，时间复杂度接近是 O(n)。
```java
public boolean contains(Object o) {
return indexOf(o) >= 0;
}
public int indexOf(Object o) {
if (o == null) {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (elementData[i]==null)
return i;
} else {
for (int i = 0; i < size; i++)
if (o.equals(elementData[i]))
return i;
}
return -1;
}
```
我们的 `List` 有 N 个元素，那时间复杂度就接近是 O (n^2)。
## 集合转数组
《阿里巴巴 Java 开发手册》的描述如下：
> **使用集合转数组的方法，必须使用集合的 `toArray(T[] array)`，传入的是类型完全一致、长度为 0 的空数组。**
`toArray(T[] array)` 方法的参数是一个泛型数组，如果 `toArray` 方法中没有传递任何参数的话返回的是 `Object`类 型数组。
```java
String [] s= new String[]{
"dog", "lazy", "a", "over", "jumps", "fox", "brown", "quick", "A"
};
List<String> list = Arrays.asList(s);
Collections.reverse(list);
//没有指定类型的话会报错
s=list.toArray(new String[0]);
```
由于 JVM 优化，`new String[0]`作为`Collection.toArray()`方法的参数现在使用更好，`new String[0]`就是起一个模板的作用，指定了返回数组的类型，0 是为了节省空间，因为它只是为了说明返回的类型。详见：<https://shipilev.net/blog/2016/arrays-wisdom-ancients/>
## 数组转集合
《阿里巴巴 Java 开发手册》的描述如下：
> **使用工具类 `Arrays.asList()` 把数组转换成集合时，不能使用其修改集合相关的方法， 它的 `add/remove/clear` 方法会抛出 `UnsupportedOperationException` 异常。**
我在之前的一个项目中就遇到一个类似的坑。
`Arrays.asList()`在平时开发中还是比较常见的，我们可以使用它将一个数组转换为一个 `List` 集合。
```java
String[] myArray = {"Apple", "Banana", "Orange"};
List<String> myList = Arrays.asList(myArray);
//上面两个语句等价于下面一条语句
List<String> myList = Arrays.asList("Apple","Banana", "Orange");
```
JDK 源码对于这个方法的说明：
```java
/**
*返回由指定数组支持的固定大小的列表。此方法作为基于数组和基于集合的API之间的桥梁，
* 与 Collection.toArray()结合使用。返回的List是可序列化并实现RandomAccess接口。
*/
public static <T> List<T> asList(T... a) {
return new ArrayList<>(a);
}
```
下面我们来总结一下使用注意事项。
**1、`Arrays.asList()`是泛型方法，传递的数组必须是对象数组，而不是基本类型。**
```java
int[] myArray = {1, 2, 3};
List myList = Arrays.asList(myArray);
System.out.println(myList.size());//1
System.out.println(myList.get(0));//数组地址值
System.out.println(myList.get(1));//报错：ArrayIndexOutOfBoundsException
int[] array = (int[]) myList.get(0);
System.out.println(array[0]);//1
```
当传入一个原生数据类型数组时，`Arrays.asList()` 的真正得到的参数就不是数组中的元素，而是数组对象本身！此时 `List` 的唯一元素就是这个数组，这也就解释了上面的代码。
我们使用包装类型数组就可以解决这个问题。
```java
Integer[] myArray = {1, 2, 3};
```
**2、使用集合的修改方法: `add()`、`remove()`、`clear()`会抛出异常。**
```java
List myList = Arrays.asList(1, 2, 3);
myList.add(4);//运行时报错：UnsupportedOperationException
myList.remove(1);//运行时报错：UnsupportedOperationException
myList.clear();//运行时报错：UnsupportedOperationException
```
`Arrays.asList()` 方法返回的并不是 `java.util.ArrayList` ，而是 `java.util.Arrays` 的一个内部类,这个内部类并没有实现集合的修改方法或者说并没有重写这些方法。
```java
List myList = Arrays.asList(1, 2, 3);
System.out.println(myList.getClass());//class java.util.Arrays$ArrayList
```
下图是 `java.util.Arrays$ArrayList` 的简易源码，我们可以看到这个类重写的方法有哪些。
```java
private static class ArrayList<E> extends AbstractList<E>
implements RandomAccess, java.io.Serializable
{
...
@Override
public E get(int index) {
...
}
@Override
public E set(int index, E element) {
...
}
@Override
public int indexOf(Object o) {
...
}
@Override
public boolean contains(Object o) {
...
}
@Override
public void forEach(Consumer<? super E> action) {
...
}
@Override
public void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {
...
}
@Override
public void sort(Comparator<? super E> c) {
...
}
}
```
我们再看一下`java.util.AbstractList`的 `add/remove/clear` 方法就知道为什么会抛出 `UnsupportedOperationException` 了。
```java
public E remove(int index) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
public boolean add(E e) {
add(size(), e);
return true;
}
public void add(int index, E element) {
throw new UnsupportedOperationException();
}
public void clear() {
removeRange(0, size());
}
protected void removeRange(int fromIndex, int toIndex) {
ListIterator<E> it = listIterator(fromIndex);
for (int i=0, n=toIndex-fromIndex; i<n; i++) {
it.next();
it.remove();
}
}
```
**那我们如何正确的将数组转换为 `ArrayList` ?**
1、手动实现工具类
```java
//JDK1.5+
static <T> List<T> arrayToList(final T[] array) {
final List<T> l = new ArrayList<T>(array.length);
for (final T s : array) {
l.add(s);
}
return l;
}
Integer [] myArray = { 1, 2, 3 };
System.out.println(arrayToList(myArray).getClass());//class java.util.ArrayList
```
2、最简便的方法
```java
List list = new ArrayList<>(Arrays.asList("a", "b", "c"))
```
3、使用 Java8 的 `Stream`(推荐)
```java
Integer [] myArray = { 1, 2, 3 };
List myList = Arrays.stream(myArray).collect(Collectors.toList());
//基本类型也可以实现转换（依赖boxed的装箱操作）
int [] myArray2 = { 1, 2, 3 };
List myList = Arrays.stream(myArray2).boxed().collect(Collectors.toList());
```
4、使用 Guava
对于不可变集合，你可以使用[`ImmutableList`](https://github.com/google/guava/blob/master/guava/src/com/google/common/collect/ImmutableList.java)类及其[`of()`](https://github.com/google/guava/blob/master/guava/src/com/google/common/collect/ImmutableList.java#L101)与[`copyOf()`](https://github.com/google/guava/blob/master/guava/src/com/google/common/collect/ImmutableList.java#L225)工厂方法：（参数不能为空）
```java
List<String> il = ImmutableList.of("string", "elements"); // from varargs
List<String> il = ImmutableList.copyOf(aStringArray); // from array
```
对于可变集合，你可以使用[`Lists`](https://github.com/google/guava/blob/master/guava/src/com/google/common/collect/Lists.java)类及其[`newArrayList()`](https://github.com/google/guava/blob/master/guava/src/com/google/common/collect/Lists.java#L87)工厂方法：
```java
List<String> l1 = Lists.newArrayList(anotherListOrCollection); // from collection
List<String> l2 = Lists.newArrayList(aStringArray); // from array
List<String> l3 = Lists.newArrayList("or", "string", "elements"); // from varargs
```
5、使用 Apache Commons Collections
```java
List<String> list = new ArrayList<String>();
CollectionUtils.addAll(list, str);
```
6、 使用 Java9 的 `List.of()`方法
```java
Integer[] array = {1, 2, 3};
List<Integer> list = List.of(array);
```
