一、集合框架概述
- 定义:Java 集合是用于存储、管理和操作一组对象的容器,位于 java.util 包下,替代了早期的数组(数组长度固定,集合长度可变)。
2. 核心接口:集合框架的顶层是 Collection 和 Map 两大接口,所有集合类都实现这两个接口或其子接口。
3. 特点
- 存储对象(不能直接存基本数据类型,需用包装类)
- 动态扩容,无需手动指定长度
- 提供丰富的操作方法(增删改查、排序、遍历等)
二、Collection 接口体系
Collection 是单列集合的根接口,存储单个元素,主要子接口有 List、Set、Queue。
- List 接口(有序、可重复)
元素按插入顺序排列,可通过索引访问,允许存储重复元素。
表格
实现类 特点 适用场景
ArrayList 底层是动态数组,查询快、增删慢(尾部增删除外),线程不安全 大量查询、少量增删的场景 。
LinkedList 底层是双向链表,查询慢、增删快,线程不安全 大量增删、少量查询的场景。
Vector 底层是动态数组,线程安全(方法加 synchronized ),效率低 多线程环境下的集合操作(已被 ArrayList 替代) 。
- Set 接口(无序、不可重复)
元素无索引,不允许存储重复元素,判断重复的依据是 equals() 和 hashCode() 方法。
表格
实现类 特点 适用场景
HashSet 底层是哈希表(数组+链表/红黑树),无序,查询增删快,线程不安全 快速去重、无需排序的场景 。
LinkedHashSet 底层是哈希表+双向链表,有序(插入顺序),线程不安全 去重且需要保留插入顺序的场景 。
TreeSet 底层是红黑树,可自然排序或自定义排序,线程不安全 去重且需要排序的场景 。
- Queue 接口(队列,先进先出 FIFO)
用于模拟队列结构,常用实现类:
- LinkedList:实现了 Queue 接口,可作为队列使用
- PriorityQueue:优先队列,元素按优先级排序,而非插入顺序
三、Map 接口体系(双列集合,键值对)
Map 是双列集合的根接口,存储 key-value 键值对,key 唯一,value 可重复,key 和 value 都可以是 null(HashMap 支持,Hashtable 不支持)。
表格
实现类 特点 适用场景
HashMap 底层是哈希表,无序,线程不安全,效率高 日常键值对存储,单线程环境 。
LinkedHashMap 底层是哈希表+双向链表,有序(插入顺序),线程不安全 键值对存储且需要保留插入顺序 。
TreeMap 底层是红黑树,key 可自然排序或自定义排序,线程不安全 键值对存储且需要按 key 排序 。
Hashtable 底层是哈希表,线程安全,效率低,不允许 key/value 为 null 多线程环境(已被 ConcurrentHashMap 替代) 。
四、集合的遍历方式
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Iterator 迭代器:通用遍历方式,支持在遍历中删除元素,适用于所有 Collection 集合。
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增强 for 循环(foreach):语法简洁,不能在遍历中删除元素。
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普通 for 循环:适用于 List 集合(可通过索引访问)。
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Map 集合的遍历
- 方式1:遍历 key 集合,再获取 value
- 方式2:遍历 entry 键值对(推荐,效率高)
五、Collections 工具类
java.util.Collections 是操作集合的工具类,提供静态方法:
- sort(List list) :对 List 集合进行自然排序
- shuffle(List list) :随机打乱 List 集合元素顺序
- reverse(List list) :反转 List 集合元素顺序
- synchronizedList(List list) :将线程不安全的 List 转为线程安全