[学习交流] 【上海校区】Java篇 - Collections的使用和实现

目录：

Collections的sort
Collections的search
Collections的reverse
Collections的shuffle
Collections的swap
Collections的fill
Collections的copy
Collections的min和max
Collections的rotate
Collections的Unmodifiable
Collections的Synchronized

1. Collections的sort

对集合元素进行排序。

1.1 使用
private static void testSort() {
      List<Integer> list = new ArrayList<>();
      Random random = new Random();
      for (int i = 0; i < 20; i++) {
         list.add(random.nextInt(20));
      }
      Collections.sort(list);
      System.out.println(Arrays.toString(list.toArray()));
}
执行输出：[0, 0, 1, 3, 3, 3, 4, 6, 7, 8, 8, 10, 10, 10, 12, 14, 14, 17, 19, 19]，默认是按照升序排列的。

我们可以传入一个外比较器：

private static void testSortComparator() {
      List<Integer> list = new ArrayList<>();
      Random random = new Random();
      for (int i = 0; i < 20; i++) {
         list.add(random.nextInt(20));
      }
      Collections.sort(list, new Comparator<Integer>() {
         @Override
         public int compare(Integer o1, Integer o2) {
            return o2 - o1;
         }
      });
      System.out.println(Arrays.toString(list.toArray()));
}
执行输出：[19, 19, 19, 18, 16, 16, 15, 14, 14, 13, 13, 12, 12, 10, 8, 8, 8, 7, 7, 2]，这样就实现了倒序排列。

1.2 实现原理
@SuppressWarnings({"unchecked", "rawtypes"})
public static <T> void sort(List<T> list, Comparator<? super T> c) {
      list.sort(c);
}

@SuppressWarnings({"unchecked", "rawtypes"})
default void sort(Comparator<? super E> c) {
      Object[] a = this.toArray();
      Arrays.sort(a, (Comparator) c);
      ListIterator<E> i = this.listIterator();
      for (Object e : a) {
         i.next();
         i.set((E) e);
      }
}
第一步，先将集合转换成数组。
第二步，对数组做排序。
第三步，再重新将数组的值赋给集合。
对数组排序的过程使用的是Arrays.sort(Object[])，内部实现是：

在jdk1.7之后，Arrays类中的sort方法有一个分支判断，当LegacyMergeSort.userRequested为true的情况下，采用legacyMergeSort，否则采用ComparableTimSort。并且在legacyMergeSort的注释上标明了该方法会在以后的jdk版本中废弃，因此以后Arrays类中的sort方法将采用ComparableTimSort类中的sort方法。

具体可以看我的上一篇文章：《Java篇 - Arrays的使用和实现》https://blog.csdn.net/u014294681/article/details/86265920

2. Collections的search

对集合进行查找，和数组一样，查找使用的是二分查找，也可以传入外比较器，待查找的集合需要本身有序，否则查找出来的下标将不准。

2.1 使用
private static void testSearch() {
      List<Integer> list = new ArrayList<>();
      Random random = new Random();
      for (int i = 0; i < 20; i++) {
         list.add(random.nextInt(20));
      }
      System.out.println(Arrays.toString(list.toArray()));
      System.out.println("search 10 index = " + Collections.binarySearch(list, 10));
}
此时，集合是无序的，这时查找输出：
[8, 6, 4, 18, 10, 19, 18, 13, 19, 0, 12, 6, 11, 1, 17, 10, 8, 3, 18, 18]
search 10 index = -13

我们先对集合排序再查找：

private static void testSearch() {
      List<Integer> list = new ArrayList<>();
      Random random = new Random();
      for (int i = 0; i < 20; i++) {
         list.add(random.nextInt(20));
      }
      Collections.sort(list);
      System.out.println(Arrays.toString(list.toArray()));
      System.out.println("search 10 index = " + Collections.binarySearch(list, 10));
}
执行输出：

[0, 0, 0, 3, 4, 6, 7, 7, 10, 10, 11, 11, 11, 14, 16, 16, 17, 18, 18, 19]
search 10 index = 9

2.2 实现原理
public static <T>
int binarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key) {
      if (list instanceof RandomAccess || list.size()<BINARYSEARCH_THRESHOLD)
         return Collections.indexedBinarySearch(list, key);
      else
         return Collections.iteratorBinarySearch(list, key);
}

private static <T>
int indexedBinarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key) {
      int low = 0;
      int high = list.size()-1;

      while (low <= high) {
         int mid = (low + high) >>> 1;
         Comparable<? super T> midVal = list.get(mid);
         int cmp = midVal.compareTo(key);

         if (cmp < 0)
            low = mid + 1;
         else if (cmp > 0)
            high = mid - 1;
         else
            return mid; // key found
      }
      return -(low + 1);  // key not found
}

private static <T>
int iteratorBinarySearch(List<? extends Comparable<? super T>> list, T key)
{
      int low = 0;
      int high = list.size()-1;
      ListIterator<? extends Comparable<? super T>> i = list.listIterator();

      while (low <= high) {
         int mid = (low + high) >>> 1;
         Comparable<? super T> midVal = get(i, mid);
         int cmp = midVal.compareTo(key);

         if (cmp < 0)
            low = mid + 1;
         else if (cmp > 0)
            high = mid - 1;
         else
            return mid; // key found
      }
      return -(low + 1);  // key not found
}
可以看到，就是二分查找的实现，这边就不再赘述，上一篇文章中有分析。

3. Collections的reverse

对集合数据进行反转。

3.1 使用
private static void testReverse() {
      List<Integer> list = new ArrayList<>();
      Random random = new Random();
      for (int i = 0; i < 20; i++) {
         list.add(random.nextInt(20));
      }
      System.out.println("origin = " + Arrays.toString(list.toArray()));
      Collections.reverse(list);
      System.out.println("reverse = " + Arrays.toString(list.toArray()));
}
执行输出：

origin = [6, 2, 14, 11, 16, 15, 15, 7, 15, 2, 0, 7, 16, 12, 16, 7, 15, 2, 6, 17]
reverse = [17, 6, 2, 15, 7, 16, 12, 16, 7, 0, 2, 15, 7, 15, 15, 16, 11, 14, 2, 6]

3.2 实现原理
private static final int REVERSE_THRESHOLD       = 18;

@SuppressWarnings({"rawtypes", "unchecked"})
public static void reverse(List<?> list) {
      int size = list.size();
      if (size < REVERSE_THRESHOLD || list instanceof RandomAccess) {
         for (int i=0, mid=size>>1, j=size-1; i<mid; i++, j--)
            swap(list, i, j);
      } else {
         ListIterator fwd = list.listIterator();
         ListIterator rev = list.listIterator(size);
         for (int i=0, mid=list.size()>>1; i<mid; i++) {
            Object tmp = fwd.next();
            fwd.set(rev.previous());
            rev.set(tmp);
         }
      }
}

@SuppressWarnings({"rawtypes", "unchecked"})
public static void swap(List<?> list, int i, int j) {
      final List l = list;
      l.set(i, l.set(j, l.get(i)));
}
第一步，判断集合大小是否小于REVERSE_THRESHOLD或者集合为随机访问类型，如果是，则从左右以中间位置为基准做交换，如果不是则走第二步。
第二步，用两个迭代器，一个正序，一个倒序，从开始位置到中间位置，用两个迭代器互相交换值。

4. Collections的shuffle

shuffle的意思是洗牌，打乱，顾名思义，就是把集合元素打乱。

4.1 使用
private static void testShuffle() {
      List<Integer> list = new ArrayList<>();
      for (int i = 0; i < 20; i++) {
         list.add(i);
      }
      System.out.println("origin = " + Arrays.toString(list.toArray()));
      Collections.shuffle(list);
      System.out.println("shuffle = " + Arrays.toString(list.toArray()));
}
执行输出：

origin = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]
shuffle = [2, 15, 6, 14, 18, 5, 17, 16, 1, 3, 9, 7, 11, 13, 8, 4, 12, 10, 19, 0]

4.2 实现原理

private static Random r;
private static final int SHUFFLE_THRESHOLD       = 5;

public static void shuffle(List<?> list) {
      Random rnd = r;
      if (rnd == null)
         r = rnd = new Random();
      shuffle(list, rnd);
}

@SuppressWarnings({"rawtypes", "unchecked"})
public static void shuffle(List<?> list, Random rnd) {
      int size = list.size();
      if (size < SHUFFLE_THRESHOLD || list instanceof RandomAccess) {
         for (int i=size; i>1; i--)
            swap(list, i-1, rnd.nextInt(i));
      } else {
         Object arr[] = list.toArray();

         for (int i=size; i>1; i--)
            swap(arr, i-1, rnd.nextInt(i));
         ListIterator it = list.listIterator();
         for (int i=0; i<arr.length; i++) {
            it.next();
            it.set(arr);
         }
      }
}
第一步，判断Random是否已经实例化(懒加载)，如果没有，则构造一个随机对象。
第二步，判断集合大小是否小于SHUFFLE_THRESHOLD或者集合为随机访问类型，如果是，则调用swap函数随机交换集合元素，如果不是则走第三步。
第三步，将集合转换成数组，然后随机交换数组元素。
第四步，将打乱好的数组重新赋值给集合。

5. Collections的swap

将集合中两个位置的元素进行交换。

5.1 使用
private static void testSwap() {
      List<Integer> list = new ArrayList<>();
      for (int i = 0; i < 20; i++) {
         list.add(i);
      }
      System.out.println("origin = " + Arrays.toString(list.toArray()));
      Collections.swap(list, 1, 10);
      System.out.println("swap = " + Arrays.toString(list.toArray()));
}
执行输出：

origin = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]
swap = [0, 10, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 1, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]

5.2 实现原理
@SuppressWarnings({"rawtypes", "unchecked"})
public static void swap(List<?> list, int i, int j) {
      final List l = list;
      l.set(i, l.set(j, l.get(i)));
}
原理很简单，不赘述了。

6. Collections的fill

将集合的元素全部填充为某个值。

6.1 使用
private static void testFill() {
      List<Integer> list = new ArrayList<>();
      System.out.println("origin = " + Arrays.toString(list.toArray()));
      Collections.fill(list, 1);
      System.out.println("fill = " + Arrays.toString(list.toArray()));
}
执行输出：

origin = []
fill = []

这点要注意，集合和数组不一样，数组是初始化之后就会分配一块连续的内容。而集合的实现有很多种，上面用到ArrayList，它重写的Collection的size()方法是它实际存储的元素个数。而Collections fill元素的时候是以这个size作为边界结点来赋值的。

改一下代码：

private static void testFill() {
      List<Integer> list = new ArrayList<>();
      for (int i = 0; i < 20; i++) {
         list.add(i);
      }
      System.out.println("origin = " + Arrays.toString(list.toArray()));
      Collections.fill(list, 1);
      System.out.println("fill = " + Arrays.toString(list.toArray()));
}
执行输出：
origin = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]
fill = [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]

6.2 实现原理
private static final int FILL_THRESHOLD          = 25;

public static <T> void fill(List<? super T> list, T obj) {
      int size = list.size();

      if (size < FILL_THRESHOLD || list instanceof RandomAccess) {
         for (int i=0; i<size; i++)
            list.set(i, obj);
      } else {
         ListIterator<? super T> itr = list.listIterator();
         for (int i=0; i<size; i++) {
            itr.next();
            itr.set(obj);
         }
      }
}
第一步，判断集合的size是否小于FILL_THRESHOLD或者集合为随机访问类型，如果是，则遍历集合进行赋值，如果不是则走第二步。
第二步，获取集合迭代器，然后遍历集合用迭代器进行赋值。

7. Collections的copy

将一个集合的元素拷贝到另一个集合。

7.1 使用
private static void testCopy() {
      List<Integer> source = new ArrayList<>();
      for (int i = 0; i < 20; i++) {
         source.add(i);
      }
      System.out.println("source = " + Arrays.toString(source.toArray()));
      int size = source.size();
      List<Integer> dest = new ArrayList<>(size);
      for (int i = 0; i < size; i++) {
         dest.add(1);
      }
      System.out.println("origin dest = " + Arrays.toString(dest.toArray()));
      Collections.copy(dest, source);
      System.out.println("dest dest = " + Arrays.toString(dest.toArray()));
}
注意，目标集合的size不能小于源集合的size（这边是ArrayList，size为实际存储元素的个数），否则会报IndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest")。

执行输出：

source = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]
origin dest = [1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1, 1]
dest dest = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]

7.2 实现原理
private static final int COPY_THRESHOLD          = 10;

public static <T> void copy(List<? super T> dest, List<? extends T> src) {
      int srcSize = src.size();
      if (srcSize > dest.size())
         throw new IndexOutOfBoundsException("Source does not fit in dest");

      if (srcSize < COPY_THRESHOLD ||
         (src instanceof RandomAccess && dest instanceof RandomAccess)) {
         for (int i=0; i<srcSize; i++)
            dest.set(i, src.get(i));
      } else {
         ListIterator<? super T> di=dest.listIterator();
         ListIterator<? extends T> si=src.listIterator();
         for (int i=0; i<srcSize; i++) {
            di.next();
            di.set(si.next());
         }
      }
}
第一步，边界校验，目标集合的size必须大于源集合的size，否则抛出异常。
第二步，判断源集合的size是否小于COPY_THRESHOLD或者源集合与目标集合都为随机访问类型，如果是，则直接循环设置。如果不是，则走第三步。
第三步，拿到源集合和目标集合的迭代器，然后用迭代器遍历设置元素。

8. Collections的min和max

获取集合中元素的最小值或最大值。

8.1 使用
private static void testMinOrMax() {
      List<Integer> list = new ArrayList<>();
      Random random = new Random();
      for (int i = 0; i < 20; i++) {
         list.add(random.nextInt(20));
      }
      System.out.println("list = " + Arrays.toString(list.toArray()));
      System.out.println("min = " + Collections.min(list));
      System.out.println("max = " + Collections.max(list));
}
可以看到，我这边的集合元素是随机生成的，集合中的元素并不是排好序的。

执行输出：

list = [15, 5, 0, 14, 8, 1, 8, 15, 10, 18, 7, 19, 12, 16, 4, 9, 3, 16, 19, 6]
min = 0
max = 19

8.2 实现原理
public static <T extends Object & Comparable<? super T>> T min(Collection<? extends T> coll) {
      Iterator<? extends T> i = coll.iterator();
      T candidate = i.next();

      while (i.hasNext()) {
         T next = i.next();
         if (next.compareTo(candidate) < 0)
            candidate = next;
      }
      return candidate;
}

  public static <T extends Object & Comparable<? super T>> T max(Collection<? extends T> coll) {
      Iterator<? extends T> i = coll.iterator();
      T candidate = i.next();

      while (i.hasNext()) {
         T next = i.next();
         if (next.compareTo(candidate) > 0)
            candidate = next;
      }
      return candidate;
}
上面代码很明显，就是遍历集合，找出最大或最小值。

9. Collections的rotate

对集合进行旋转，rotate是将集合旋转一定的distance，分为正方向和反方向旋转，看传入的distance的正负。

9.1 使用
private static void testRotate() {
      List<Integer> list = new ArrayList<>();
      for (int i = 0; i < 20; i++) {
         list.add(i);
      }
      System.out.println("list = " + Arrays.toString(list.toArray()));
      Collections.rotate(list, -5);
      System.out.println("rotate -5 = " + Arrays.toString(list.toArray()));
      Collections.rotate(list, 5);
      System.out.println("rotate 5 = " + Arrays.toString(list.toArray()));
}
执行输出：

list = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]
rotate -5 = [5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 0, 1, 2, 3, 4]
rotate 5 = [0, 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19]

9.2 实现原理
private static final int ROTATE_THRESHOLD       =  100;

public static void rotate(List<?> list, int distance) {
      if (list instanceof RandomAccess || list.size() < ROTATE_THRESHOLD)
         rotate1(list, distance);
      else
         rotate2(list, distance);
}

private static <T> void rotate1(List<T> list, int distance) {
      int size = list.size();
      if (size == 0)
         return;
      distance = distance % size;
      if (distance < 0)
         distance += size;
      if (distance == 0)
         return;

      for (int cycleStart = 0, nMoved = 0; nMoved != size; cycleStart++) {
         T displaced = list.get(cycleStart);
         int i = cycleStart;
         do {
            i += distance;
            if (i >= size)
                  i -= size;
            displaced = list.set(i, displaced);
            nMoved ++;
         } while (i != cycleStart);
      }
}

private static void rotate2(List<?> list, int distance) {
      int size = list.size();
      if (size == 0)
         return;
      int mid =  -distance % size;
      if (mid < 0)
         mid += size;
      if (mid == 0)
         return;

      reverse(list.subList(0, mid));
      reverse(list.subList(mid, size));
      reverse(list);
}
1. 如果集合size小于ROTATE_THRESHOLD或者集合类型为随机访问类型则进入到rotate1分支，否则进入到rotate2分支。
2. 进入rotate1分支，对于rotate1的实现具体的做法是，将序列的第一个元素交换至正确的位置i，此时原来在位置i的元素就是一个错误放置的元素displaced，然后计算该元素正确放置的位置i，并将其放置到位置i，此时又得到一个错误放置的元素displaced，重复此过程直到错误放置的元素displaced被放置到了第一个位置（即i == 0）。
3. 进入rotate2分支，对于rotate2的实现与上面的实现完全不一样，因为考虑到rotate2适用于的是类似于采用链表存储的List，因此不具有随机访问的特性。因此该实现采用的是将原list在-distance mod size处使用subList方法拆分为两个子列表s1，s2，并分别反转俩链表revese(s1)，reverse(s2)，最后再将整个链表反转。

10. Collections的Unmodifiable

传入一个集合，生成一个不可修改的集合。

10.1 使用
private static void testUnmodifiable() {
      List<Integer> list = new ArrayList<>();
      for (int i = 0; i < 20; i++) {
         list.add(i);
      }
      List<Integer> result = Collections.unmodifiableList(list);
      result.remove(0);
}
执行抛出：Exception in thread "main" java.lang.UnsupportedOperationException

除了Collections.unmodifiableList，还有如下这些相似的方法：

public static <T> Collection<T> unmodifiableCollection(Collection<? extends T> c)

public static <T> Set<T> unmodifiableSet(Set<? extends T> s)

public static <T> SortedSet<T> unmodifiableSortedSet(SortedSet<T> s)

public static <T> NavigableSet<T> unmodifiableNavigableSet(NavigableSet<T> s)

public static <K,V> Map<K,V> unmodifiableMap(Map<? extends K, ? extends V> m)

public static <K,V> SortedMap<K,V> unmodifiableSortedMap(SortedMap<K, ? extends V> m)

public static <K,V> NavigableMap<K,V> unmodifiableNavigableMap(NavigableMap<K, ? extends V> m)

10.2 实现原理
以Collections.unmodifiableList(list)为例：

public static <T> List<T> unmodifiableList(List<? extends T> list) {
      return (list instanceof RandomAccess ?
            new UnmodifiableRandomAccessList<>(list) :
            new UnmodifiableList<>(list));
}

static class UnmodifiableList<E> extends UnmodifiableCollection<E>
                              implements List<E> {
      private static final long serialVersionUID = -283967356065247728L;

      final List<? extends E> list;

      UnmodifiableList(List<? extends E> list) {
         super(list);
         this.list = list;
      }

      public boolean equals(Object o) {return o == this || list.equals(o);}
      public int hashCode()          {return list.hashCode();}

      public E get(int index) {return list.get(index);}
      public E set(int index, E element) {
         throw new UnsupportedOperationException();
      }
      public void add(int index, E element) {
         throw new UnsupportedOperationException();
      }
      public E remove(int index) {
         throw new UnsupportedOperationException();
      }
      public int indexOf(Object o)          {return list.indexOf(o);}
      public int lastIndexOf(Object o)       {return list.lastIndexOf(o);}
      public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
         throw new UnsupportedOperationException();
      }

      @Override
      public void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {
         throw new UnsupportedOperationException();
      }
      @Override
      public void sort(Comparator<? super E> c) {
         throw new UnsupportedOperationException();
      }

      public ListIterator<E> listIterator() {return listIterator(0);}

      public ListIterator<E> listIterator(final int index) {
         return new ListIterator<E>() {
            private final ListIterator<? extends E> i
                  = list.listIterator(index);

            public boolean hasNext()    {return i.hasNext();}
            public E next()             {return i.next();}
            public boolean hasPrevious() {return i.hasPrevious();}
            public E previous()       {return i.previous();}
            public int nextIndex()    {return i.nextIndex();}
            public int previousIndex() {return i.previousIndex();}

            public void remove() {
                  throw new UnsupportedOperationException();
            }
            public void set(E e) {
                  throw new UnsupportedOperationException();
            }
            public void add(E e) {
                  throw new UnsupportedOperationException();
            }

            @Override
            public void forEachRemaining(Consumer<? super E> action) {
                  i.forEachRemaining(action);
            }
         };
      }

      public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
         return new UnmodifiableList<>(list.subList(fromIndex, toIndex));
      }

      private Object readResolve() {
         return (list instanceof RandomAccess
                  ? new UnmodifiableRandomAccessList<>(list)
                  : this);
      }
}

static class UnmodifiableRandomAccessList<E> extends UnmodifiableList<E>
                                          implements RandomAccess
{
      UnmodifiableRandomAccessList(List<? extends E> list) {
         super(list);
      }

      public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
         return new UnmodifiableRandomAccessList<>(
            list.subList(fromIndex, toIndex));
      }

      private static final long serialVersionUID = -2542308836966382001L;

      private Object writeReplace() {
         return new UnmodifiableList<>(list);
      }
}
可以看到原理很简单，属于装饰器模式，将一个集合包装成一个不可修改的集合：读方法调用传入集合的读方法，写方法直接抛出异常。

11. Collections的Synchronized

将一个普通集合转换成同步集合，但是不推荐这种方式，因为它的锁粒度很大，属于锁全局，具体的可以看看我之前关于同步并发的文章。

11.1 使用
private static void testSynchronized() {
      List<Integer> list = new ArrayList<>();
      for (int i = 0; i < 20; i++) {
         list.add(i);
      }
      list = Collections.synchronizedList(list);
}
这样，该集合就能在多线程下保持读写安全了。

除了Collections.synchronizedList(list)，还有如下这些相似的方法：

public static <T> Collection<T> synchronizedCollection(Collection<T> c)

public static <T> Set<T> synchronizedSet(Set<T> s)

public static <T> SortedSet<T> synchronizedSortedSet(SortedSet<T> s)

public static <T> NavigableSet<T> synchronizedNavigableSet(NavigableSet<T> s)

public static <K,V> Map<K,V> synchronizedMap(Map<K,V> m)

public static <K,V> SortedMap<K,V> synchronizedSortedMap(SortedMap<K,V> m)

public static <K,V> NavigableMap<K,V> synchronizedNavigableMap(NavigableMap<K,V> m)

11.2 实现原理

以Collections.synchronizedList(list)为例：

public static <T> List<T> synchronizedList(List<T> list) {
      return (list instanceof RandomAccess ?
            new SynchronizedRandomAccessList<>(list) :
            new SynchronizedList<>(list));
}

static class SynchronizedList<E>
      extends SynchronizedCollection<E>
      implements List<E> {
      private static final long serialVersionUID = -7754090372962971524L;

      final List<E> list;

      SynchronizedList(List<E> list) {
         super(list);
         this.list = list;
      }
      SynchronizedList(List<E> list, Object mutex) {
         super(list, mutex);
         this.list = list;
      }

      public boolean equals(Object o) {
         if (this == o)
            return true;
         synchronized (mutex) {return list.equals(o);}
      }
      public int hashCode() {
         synchronized (mutex) {return list.hashCode();}
      }

      public E get(int index) {
         synchronized (mutex) {return list.get(index);}
      }
      public E set(int index, E element) {
         synchronized (mutex) {return list.set(index, element);}
      }
      public void add(int index, E element) {
         synchronized (mutex) {list.add(index, element);}
      }
      public E remove(int index) {
         synchronized (mutex) {return list.remove(index);}
      }

      public int indexOf(Object o) {
         synchronized (mutex) {return list.indexOf(o);}
      }
      public int lastIndexOf(Object o) {
         synchronized (mutex) {return list.lastIndexOf(o);}
      }

      public boolean addAll(int index, Collection<? extends E> c) {
         synchronized (mutex) {return list.addAll(index, c);}
      }

      public ListIterator<E> listIterator() {
         return list.listIterator(); // Must be manually synched by user
      }

      public ListIterator<E> listIterator(int index) {
         return list.listIterator(index); // Must be manually synched by user
      }

      public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
         synchronized (mutex) {
            return new SynchronizedList<>(list.subList(fromIndex, toIndex),
                                          mutex);
         }
      }

      @Override
      public void replaceAll(UnaryOperator<E> operator) {
         synchronized (mutex) {list.replaceAll(operator);}
      }
      @Override
      public void sort(Comparator<? super E> c) {
         synchronized (mutex) {list.sort(c);}
      }

      private Object readResolve() {
         return (list instanceof RandomAccess
                  ? new SynchronizedRandomAccessList<>(list)
                  : this);
      }
}

static class SynchronizedRandomAccessList<E>
      extends SynchronizedList<E>
      implements RandomAccess {

      SynchronizedRandomAccessList(List<E> list) {
         super(list);
      }

      SynchronizedRandomAccessList(List<E> list, Object mutex) {
         super(list, mutex);
      }

      public List<E> subList(int fromIndex, int toIndex) {
         synchronized (mutex) {
            return new SynchronizedRandomAccessList<>(
                  list.subList(fromIndex, toIndex), mutex);
         }
      }

      private static final long serialVersionUID = 1530674583602358482L;

      private Object writeReplace() {
         return new SynchronizedList<>(list);
      }
}
可以看到，也是装饰器模式，将一个普通集合的所有方法一股脑用synchronized包装起来。
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作者：况众文
原文：https://blog.csdn.net/u014294681/article/details/86310680
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[学习交流] 【上海校区】Java篇 - Collections的使用和实现

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