Arrays的copyOf,copyOfRange和fill方法

在本文中，我們來看看 java.util.Arrays ，我們可以使用 Arrays 創(chuàng)建，比較，排序，搜索，stream 和轉(zhuǎn)化數(shù)組。

創(chuàng)建

我們來看看，使用Arrays 怎么創(chuàng)建一個新的數(shù)組，一般來說，我們可以使用Arrays 的 copyOf , copyOfRange 和 fill 方法。

copyOf 和 copyOfRange

要使用copyOfRange，我們需要一個原始數(shù)組和我們想要復(fù)制的開始索引（包括）和結(jié)束索引（不包括）。 我們先定一個數(shù)組 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 ，，我們需要使用intro和一個目標(biāo)數(shù)組大小，然后我們會得到一個該長度的新數(shù)組。

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

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

注意，如果我們的目標(biāo)尺寸大于原始尺寸，copyOf會用 null 填充數(shù)組。

fill

另一種方法，我們可以創(chuàng)建一個固定長度的數(shù)組，就是填充，當(dāng)我們想要一個所有元素都相同的數(shù)組時，這個方法很有用。

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

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

注意，我們需要事先將數(shù)組實例化，而不是像String[] filled = Arrays.fill("once", 3);，因為這個特性是在語言中出現(xiàn)泛型之前引入的。

比較

我們先走來看看 Arrays 的比較方法

equals 和 deepEquals

我們可以使用 equals 進行簡單的數(shù)組大小和內(nèi)容比較。 如果我們添加一個null作為其中一個元素，內(nèi)容檢查就會失敗。

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

當(dāng)我們有嵌套或多維數(shù)組時，我們可以使用deepEquals不僅檢查頂層元素，還可以遞歸地執(zhí)行檢查。

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，這里 deepEquals 是通過的，但equals卻失敗了。這是因為deepEquals在每次遇到數(shù)組時都會調(diào)用自己，而equals只是比較子數(shù)組的引用。

hashCode 和 deepHashCode

我們使用hashCode來計算一個基于數(shù)組內(nèi)容的整數(shù)

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

現(xiàn)在，我們將原數(shù)組的一個元素設(shè)置為空，并重新計算哈希值。

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

deepHashCode檢查嵌套數(shù)組的元素數(shù)量和內(nèi)容是否匹配。 如果我們用deepHashCode重新計算。

int deepHashAfter = Arrays.deepHashCode(looping);

現(xiàn)在，我們能夠看到這兩個方法的不同。

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

deepHashCode是我們在數(shù)組上使用HashMap和HashSet等數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)時使用的基礎(chǔ)計算。

排序和搜索

排序

如果我們的元素是原始類型，或者它們實現(xiàn)了 Comparable 接口，我們可以使用sort來執(zhí)行排序。

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

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

請注意，排序會使原始引用發(fā)生變化，這就是為什么我們在這里進行復(fù)制。
排序?qū)Σ煌臄?shù)組元素類型使用不同的算法。原始類型使用quicksort，對象類型使用Timsort。對于一個隨機排序的數(shù)組，兩者的平均情況都是O(n log(n))。
從Java 8開始，parallelSort可用于并行排序， 它提供了一種使用幾個Arrays.sort任務(wù)的并發(fā)排序方法。

搜索

如果我們有一個排序的數(shù)組，那么我們可以在 O(log n) 中完成，我們可以用 binarySearch 來完成這樣的任務(wù)。

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

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

如果我們沒有提供一個比較器作為第三個參數(shù)，那么 binarySearch 就默認我們的元素類型是可比較的。如果我們的數(shù)組沒有被首先排序，那么 binarySearch 將不會像我們所期望的那樣工作。

流

我們都知道Arrays在Java 8中進行了更新，包含了Stream API的方法，如parallelSort、stream和setAll等。

stream 使我們能夠完全訪問我們的數(shù)組的Stream API。

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

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

我們可以為流提供包容性和排他性指數(shù)，但是如果指數(shù)失序、為負數(shù)或超出范圍，我們應(yīng)該判斷 ArrayIndexOutOfBoundsException。

轉(zhuǎn)化

toString、asList和setAll給了我們幾種不同的方法來轉(zhuǎn)換數(shù)組。

toString和deepToString

我們可以通過toString獲得原始數(shù)組的可讀版本的一個好方法。

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

當(dāng)數(shù)組有嵌套的時候，我們必須再次使用deepToString 來打印嵌套數(shù)組的內(nèi)容。

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

asList

在所有的數(shù)組方法中，最方便我們使用的是asList。我們有一個簡單的方法把數(shù)組變成一個列表。

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

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

返回的列表將是一個固定的長度，而且無法添加或刪除元素，還要注意的是，asList會返回這個ArrayList的類型，和我們平常在使用的ArrayList 并不一樣。在調(diào)試的時候，就可能是非常具有欺騙性的，我們在寫的過程中特別要注意。

setAll

通過setAll，我們可以用一個 functional interface 來設(shè)置一個數(shù)組的所有元素。下面的代碼現(xiàn)將位置索引作為一個參數(shù)傳入到getWord方法中。

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

當(dāng)然，異常處理是使用lambda的一個比較棘手的部分。所以請記住，如果lambda拋出一個異常，那么Java就不會定義數(shù)組的最終狀態(tài)。