Java 開發必會的 Arrays 工具類 15 大核心方法實戰指南

java.util.Arrays 是日常開發高頻工具類，掌握其核心方法能大幅減少樣板代碼。本文以實戰為導向，通過完整測試用例講解 asList、排序、查找、複製、比較、填充、轉流、並行前綴/設置等 15 大方法，並揭示避坑要點。

一、測試基礎數據

public class ArraysTest {
    String[] strArr = {"a", "c", "2", "1", "b"};
    Integer[] intArr = {5, 1, 4, 3, 2};
    // 所有測試基於以上數據
}

二、核心方法詳細講解

1. asList(T... a) — 數組轉 List

List list = Arrays.asList(strArr); // [a, c, 2, 1, b]
// 注意：返回固定長度 List，不支持 add/remove，底層數組共享
// 修改 list 元素會影響原數組，反之亦然

需可變 List 請用 new ArrayList<>(Arrays.asList(arr))。

2. sort / parallelSort — 排序

Arrays.sort(strArr);                    // 自然順序：[1, 2, a, b, c]
Arrays.sort(strArr, 2, 5);              // 區間排序 [2,5)：[a, c, 1, 2, b]
Arrays.parallelSort(intArr);            // 並行排序（大數據量顯著提速）
// 自定義比較器
Arrays.sort(strArr, Comparator.reverseOrder()); // 降序

3. binarySearch — 二分查找（前提：已排序）

Arrays.sort(strArr);
int idx = Arrays.binarySearch(strArr, "c"); // 返回索引 4
// 未找到返回 (-(插入點) - 1)，插入點 = 保持有序應插入的索引

4. copyOf / copyOfRange — 複製數組

Integer[] copy1 = Arrays.copyOf(intArr, 10);   // 長度不足補默認值(0) → [5,1,4,3,2,0,0,0,0,0]
Integer[] copy2 = Arrays.copyOf(intArr, 3);    // 截取前 3 位 → [5,1,4]
Integer[] copy3 = Arrays.copyOfRange(intArr, 2, 4); // 區間 [2,4) → [4,3]

5. deepEquals / deepHashCode / deepToString — 多維/嵌套數組

String[][] matrix = {{"a","b"},{"c"}};
System.out.println(Arrays.deepToString(matrix)); // [[a, b], [c]]
System.out.println(Arrays.deepEquals(matrix, matrix)); // true
System.out.println(Arrays.deepHashCode(matrix)); // 基於內容計算 hash

6. equals — 一維數組內容比較

String[] arr2 = {"a", "c", "2", "1", "b"};
Arrays.equals(strArr, arr2); // true（逐元素 equals 比較）
// 流程：引用相同→true | 任一 null→false | 長度不同→false | 逐元素比較

7. fill — 統一填充

Arrays.fill(strArr, "test"); // [test, test, test, test, test]
Arrays.fill(strArr, 1, 4, "x"); // 區間填充 [a, x, x, x, b]

8. toString / deepToString — 格式化輸出

Arrays.toString(strArr);    // [a, c, 2, 1, b]
Arrays.deepToString(matrix); // [[a, b], [c]] (多維必須用 deep)

9. stream / parallelStream — 轉 Stream (Java 8+)

Arrays.stream(strArr).forEach(System.out::println);
// 等價於 Stream.of(strArr) 但避免裝箱開銷（基本類型數組有專用 IntStream 等）

10. parallelPrefix — 並行前綴累積

// 原數組 [5,1,4,3,2] → 累加 [5, 6, 10, 13, 15]
Arrays.parallelPrefix(intArr, (x, y) -> x + y);

11. parallelSetAll / setAll — 並行/串行生成器填充

Integer[] arr = new Integer[5];
Arrays.parallelSetAll(arr, i -> i * i); // [0, 1, 4, 9, 16]
Arrays.setAll(arr, i -> i * 2);         // [0, 2, 4, 6, 8]

12. mismatch (Java 9+) — 首個不匹配索引

int[] a = {1,2,3}, b = {1,2,4};
Arrays.mismatch(a, b); // 返回 2 (索引 2 處 3!=4)

13. compare / compareUnsigned (Java 9+) — 數組字典序比較

Arrays.compare(new int[]{1,2}, new int[]{1,3}); // -1 (第一個較小)

三、排序算法內幕（面試必考）

四、避坑清單

1. asList 返回固定長度 List，調用 add/remove 拋 UnsupportedOperationException。
2. binarySearch 前提必須已排序，否則結果不可預期。
3. 基本類型數組無 deepEquals/deepToString，僅適用引用類型/多維數組。
4. parallelSort 小數組（<8192 元素）會退化為串行排序。
5. setAll/parallelSetAll 生成器函數不可為 null，且索引從 0 開始。