La forma habitual de desordenar una lista en Java es utilizar el método Collections.shuffle. El inconveniente de este método es que modifica la lista original, un efecto lateral no deseable en el mundo actual donde predominan las colecciones inmutables. La alternativa más obvia es crear una nueva lista, a costa lógicamente de duplicar el consumo de memoria.

Un enfoque distinto es recorrer la lista de forma desordenada. La premisa de tal tipo de recorrido es que se retornen todos los elementos de la lista de manera aleatoria y que cada uno de ellos sólo se retorne una única vez. La condición es que la lista sea de tamaño fijo, preferentemente inmutable; lo contrario podría dar lugar a implementaciones con comportamientos indefinidos no predecibles. Y la restricción es que la operación se ejecute de forma secuencial, no paralela, ya que realizar particiones de la lista no permitiría acceder a todos los elementos de manera aleatoria.

Una implementación de tal tipo de recorrido implica generar un número aleatorio en cada iteración que indique el índice del elemento a retornar. Además de almacenar todos los índices generados para evitar duplicados. Para ello, para una lista de tamaño   n, se puede crear un array de n índices, inicializar dicho array secuencialmente con valores de  a n, en cada iteración i generar un número aleatorio r de i a n - 1, intercambiar en el array el valor en la posición  i por el valor en la posición  r, y retornar el elemento de la lista que se encuentra en la posición indicada por el valor almacenado en la posición  i del array. Es decir, sustituir el elemento de la iteración en curso por otro de forma aleatoria y que aún no se haya retornado.

Partiendo de que en la actualidad se prefiere consumir colecciones con streams, en vez de con bucles for, la solución pasa por la implementación de un iterador, y de forma más concreta de un Spliterator<T>. Esta clase se introdujo con Java 8 para facilitar la construcción de iteradores complejos que pudieran consumir elementos tanto de forma secuencial como paralela, además de tener la capacidad de describirse a ellos mismos indicando cuales son sus características.

SplitIterator<T> es una interface que requiere implementar varios métodos, pero para la mayoría de los casos de uso, que no requieran soportar paralelismo, se puede simplemente extender de Spliterators.AbstractSpliterator<T>. Esta clase sólo requiere implementar el método boolean tryAdvance(Consumer<? super T> action). Un método que es equivalente a los clásicos métodos hasNext y next de los iteradores de Java, ya que a un mismo tiempo consume el elemento en curso e indica si quedan más elementos por consumir.

Una posible implementación de tal algoritmo podría ser la siguiente:

En el código, elements almacena la lista original y size su tamaño,  indexes es el array de índices recorridos y current el número de la iteración en curso. El método tryAdvance consume el elemento en curso, y el método next realiza el proceso de generación del número aleatorio y actualización del array de índices. El código debería resultar bastante sencillo de entender con los comentarios.

Notar el uso de la clase SplittableRandom para la generación de números aleatorios. Esta clase se introdujo en Java 8, junto con SecureRandom cuando la aleatoriedad de la secuencia de números generados deba ser más estricta y cumplir criterios más estrictos como los requeridos en el mundo de la criptografía.

El iterador del código de ejemplo se puede probar creando una lista, una instancia del iterador, y procesando el conjunto como un stream con StreamSupport.stream:

En cada ejecución la salida será distinta, devolviéndose los elementos de la lista original en un orden aleatorio cada vez.

La variable characteristics establece las características de la lista para facilitar a los clientes del iterador la toma de decisiones. IMMUTABLE indica que es inmutable, SIZED que tiene un tamaño prederminado, y NONNULL que no contiene nulos.  De la forma acostumbrada, es recomendable revisar la documentación para ver todas las opciones disponibles. En la práctica sería recomendable diseñar el iterador para un determinado caso de uso evitando tener que pasar dichos parámetros cada vez.

De cualquier forma, la implementación propuesta funciona, pero es muy básica. Por ejemplo, el array de índices se inicializa a costa de recorrerlo completamente, algo que puede evitarse tratando el cero como caso especial, ya que ese el valor que por defecto asigna Java a las variables de tipo int. Si un índice es cero entonces se puede interpretar como que no se ha visitado todavía y que su valor es la propia posición que ocupa, ya que ese es el valor con el que se debería haber inicializado originalmente:

De igual forma sería interesante pensar en reutilizar los arrays de índices cuando se procesen múltiples listas del mismo tamaño de forma secuencial, para evitar la reserva de memoria necesaria para crear dichos arrays por cada lista. Para ello se podría utilizar una variable que almacenase el valor del índice utilizado como caso especial, en vez utilizar el valor constante cero. Al guardar un índice en el array se tendría que almacenar sumándole el valor de dicha variable y compararlo también contra dicho valor. Así, en el primer uso del array el valor de la variable sería cero y el funcionamiento sería el mismo que el del código anterior. Pero al terminar el primer recorrido, y posteriores, se le sumaría a la variable el tamaño de la lista recorrida. En el segundo recorrido, y posteriores, los índices se almacenarían sumándoles dicho valor y se compararían contra dicho valor. Si el índice es menor que dicho valor entonces se consideraría que no se ha visitado. Por seguridad, cada cierto número de recorridos se podría inicializar el array y la variable a cero.

Por último, comentar que en el caso de realmente querer recorrer una lista de forma aleatoria en paralelo, una posible solución sería generar primero el array con los índices desordenados, y luego tratar en paralelo este array de forma particionada, en vez de particionar la lista como normalmente se suele hacer.