面试题：Java中如何使用Collections函数进行集合操作？

Collections 是 Java 提供的一个工具类，包含了许多静态方法，用于对集合（如 List、Set、Map 等）进行各种操作。以下是 Collections 类中常用的方法及其使用方式：

1. 排序操作

sort(List<T> list)：对 List 集合进行自然排序（元素需实现 Comparable 接口）。
sort(List<T> list, Comparator<? super T> c)：对 List 集合进行定制排序（传入 Comparator 对象）。

示例：

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("apple");
list.add("banana");
list.add("cherry");

// 自然排序
Collections.sort(list);
System.out.println(list); // 输出: [apple, banana, cherry]

// 定制排序（降序）
Collections.sort(list, (s1, s2) -> s2.compareTo(s1));
System.out.println(list); // 输出: [cherry, banana, apple]

2. 查找操作

binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key)：在已排序的 List 中使用二分查找法查找元素。
binarySearch(List<? extends T> list, T key, Comparator<? super T> c)：在已排序的 List 中使用二分查找法查找元素（传入 Comparator 对象）。

示例：

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

// 二分查找
int index = Collections.binarySearch(list, 3);
System.out.println(index); // 输出: 2

3. 反转操作

reverse(List<?> list)：反转 List 集合中的元素顺序。

示例：

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("apple");
list.add("banana");
list.add("cherry");

Collections.reverse(list);
System.out.println(list); // 输出: [cherry, banana, apple]

4. 随机打乱操作

shuffle(List<?> list)：随机打乱 List 集合中的元素顺序。

示例：

List<String> list = new ArrayList<>();
list.add("apple");
list.add("banana");
list.add("cherry");

Collections.shuffle(list);
System.out.println(list); // 输出: 随机顺序，如 [banana, cherry, apple]

5. 填充操作

fill(List<? super T> list, T obj)：用指定元素填充 List 集合。

示例：

List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("apple", "banana", "cherry"));

Collections.fill(list, "fruit");
System.out.println(list); // 输出: [fruit, fruit, fruit]

6. 复制操作

copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src)：将源 List 集合中的元素复制到目标 List 集合中。

示例：

List<String> src = Arrays.asList("apple", "banana", "cherry");
List<String> dest = new ArrayList<>(Arrays.asList("1", "2", "3"));

Collections.copy(dest, src);
System.out.println(dest); // 输出: [apple, banana, cherry]

7. 最大值和最小值

max(Collection<? extends T> coll)：返回集合中的最大元素（自然排序）。
max(Collection<? extends T> coll, Comparator<? super T> comp)：返回集合中的最大元素（传入 Comparator 对象）。
min(Collection<? extends T> coll)：返回集合中的最小元素（自然排序）。
min(Collection<? extends T> coll, Comparator<? super T> comp)：返回集合中的最小元素（传入 Comparator 对象）。

示例：

List<Integer> list = Arrays.asList(1, 2, 3, 4, 5);

int max = Collections.max(list);
int min = Collections.min(list);
System.out.println("Max: " + max + ", Min: " + min); // 输出: Max: 5, Min: 1

8. 替换操作

replaceAll(List<T> list, T oldVal, T newVal)：将 List 集合中的所有旧值替换为新值。

示例：

List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("apple", "banana", "apple"));

Collections.replaceAll(list, "apple", "fruit");
System.out.println(list); // 输出: [fruit, banana, fruit]

9. 同步集合

synchronizedList(List<T> list)：返回一个线程安全的 List。
synchronizedSet(Set<T> s)：返回一个线程安全的 Set。
synchronizedMap(Map<K, V> m)：返回一个线程安全的 Map。

示例：

List<String> list = new ArrayList<>();
List<String> syncList = Collections.synchronizedList(list);

// 多线程操作
new Thread(() -> syncList.add("apple")).start();
new Thread(() -> syncList.add("banana")).start();

10. 不可变集合

unmodifiableList(List<? extends T> list)：返回一个不可修改的 List。
unmodifiableSet(Set<? extends T> s)：返回一个不可修改的 Set。
unmodifiableMap(Map<? extends K, ? extends V> m)：返回一个不可修改的 Map。

示例：

List<String> list = new ArrayList<>(Arrays.asList("apple", "banana"));
List<String> unmodifiableList = Collections.unmodifiableList(list);

// 尝试修改会抛出 UnsupportedOperationException
unmodifiableList.add("cherry"); // 抛出异常