java集合

1. 集合框架的核心接口

Java 集合框架的核心接口定义了集合的基本行为，具体实现类通过这些接口提供不同的功能。

(1) Collection 接口

Collection 是所有集合类的根接口，表示一组对象（元素）。主要方法包括：

• add(E e)：添加元素。
• remove(Object o)：移除指定元素。
• contains(Object o)：判断是否包含某个元素。
• size()：返回集合中元素的数量。
• isEmpty()：判断集合是否为空。
• iterator()：返回一个迭代器，用于遍历集合。

子接口：

• List：有序集合，允许重复元素。
• Set：无序集合，不允许重复元素。
• Queue：队列，通常遵循先进先出（FIFO）规则。

(2) Map 接口

Map 表示键值对（key-value pair）的集合，键是唯一的，值可以重复。主要方法包括：

• put(K key, V value)：插入键值对。
• get(Object key)：根据键获取值。
• remove(Object key)：移除指定键的映射。
• containsKey(Object key)：判断是否包含指定键。
• containsValue(Object value)：判断是否包含指定值。
• keySet()：返回所有键的集合。
• values()：返回所有值的集合。
• entrySet()：返回所有键值对的集合。

2. 常见集合类

(1) List 接口的实现类

List 是一个有序集合，允许重复元素，并可以通过索引访问。

ArrayList

• 底层：基于动态数组实现。
• 特点：
  • 查询快（通过索引直接访问）。
  • 插入和删除慢（需要移动元素）。
• 示例：

  1 2 3 4

  List<String> list = new ArrayList<>(); list.add("A"); list.add("B"); System.out.println(list.get(0)); // 输出 "A"

LinkedList

• 底层：基于双向链表实现。
• 特点：
  • 插入和删除快（只需修改指针）。
  • 查询慢（需要从头或尾遍历）。
• 示例：

  1 2 3 4

  List<String> list = new LinkedList<>(); list.add("A"); list.add("B"); System.out.println(list.get(1)); // 输出 "B"

Vector

• 底层：类似于 ArrayList，但线程安全（性能较低）。
• 示例：

  1 2	List<String> list = new Vector<>(); list.add("A");

(2) Set 接口的实现类

Set 是一个不允许重复元素的集合。

HashSet

• 底层：基于哈希表实现。
• 特点：
  • 不保证元素顺序。
  • 元素必须重写 hashCode() 和 equals() 方法。
• 示例：

  1 2 3 4 5

  Set<String> set = new HashSet<>(); set.add("A"); set.add("B"); set.add("A"); // 不会重复添加 System.out.println(set); // 输出 [A, B]

LinkedHashSet

• 底层：基于哈希表和链表实现。
• 特点：维护插入顺序。
• 示例：

  1 2 3 4 5

  Set<String> set = new LinkedHashSet<>(); set.add("A"); set.add("B"); set.add("C"); System.out.println(set); // 输出 [A, B, C]

TreeSet

• 底层：基于红黑树实现。
• 特点：自动排序（自然顺序或自定义比较器）。
• 示例：

  1 2 3 4 5

  Set<Integer> set = new TreeSet<>(); set.add(3); set.add(1); set.add(2); System.out.println(set); // 输出 [1, 2, 3]

(3) Queue 接口的实现类

Queue 主要用于实现队列（FIFO）或优先级队列。

LinkedList

• 特点：实现了 Queue 接口，可以用作队列。
• 示例：

  1 2 3 4

  Queue<String> queue = new LinkedList<>(); queue.offer("A"); queue.offer("B"); System.out.println(queue.poll()); // 输出 "A"

PriorityQueue

• 底层：基于堆实现。
• 特点：按照优先级顺序（默认自然顺序）处理元素。
• 示例：

  1 2 3 4 5

  Queue<Integer> queue = new PriorityQueue<>(); queue.offer(3); queue.offer(1); queue.offer(2); System.out.println(queue.poll()); // 输出 "1"

(4) Map 接口的实现类

HashMap

• 底层：基于哈希表实现。
• 特点：
  • 键值对无序。
  • 允许一个 null 键和多个 null 值。
• 示例：

  1 2 3 4

  Map<String, Integer> map = new HashMap<>(); map.put("A", 1); map.put("B", 2); System.out.println(map.get("A")); // 输出 1

LinkedHashMap

• 底层：基于哈希表和链表实现。
• 特点：维护插入顺序。
• 示例：

  1 2 3

  Map<String, Integer> map = new LinkedHashMap<>(); map.put("A", 1); map.put("B", 2);

TreeMap

• 底层：基于红黑树实现。
• 特点：键值对按键的自然顺序或自定义比较器排序。
• 示例：

  1 2 3 4

  Map<String, Integer> map = new TreeMap<>(); map.put("A", 1); map.put("B", 2); System.out.println(map); // 输出 {A=1, B=2}

Hashtable

• 底层：类似于 HashMap，但线程安全（性能较低）。不允许 null 键和 null 值。
• 示例：

  1 2	Map<String, Integer> map = new Hashtable<>(); map.put("A", 1);

3. 集合工具类

Collections 是一个工具类，提供了许多静态方法来操作集合。

排序

1
2
3

List<Integer> list = new ArrayList<>(Arrays.asList(3, 1, 2));
Collections.sort(list);
System.out.println(list); // 输出 [1, 2, 3]

反转

1
2

Collections.reverse(list);
System.out.println(list); // 输出 [3, 2, 1]

查找

1
2

int index = Collections.binarySearch(list, 2);
System.out.println(index); // 输出 1

同步集合

1

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

4. 集合的选择与应用场景

• List：需要有序且允许重复时使用，如日志记录、任务队列。
• Set：需要唯一性时使用，如去重操作。
• Map：需要键值对映射时使用，如缓存、字典。

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