Java——集合类

Java 集合类是用于存储和操作数据的核心工具，主要分为Collection和Map两大接口体系，每个接口下有多种实现类。以下是 Java 集合类的完整介绍：

一、集合框架核心接口

1. Collection 接口

集合体系的根接口，定义了添加、删除、遍历等基本操作

三个主要子接口：

• List：有序、可重复元素的集合，支持索引访问
• Set：唯一元素集合，不允许重复值
• Queue：按特定顺序（如 FIFO）处理元素的集合

2. Map 接口

以键值对（Key-Value）形式存储数据，键唯一

二、常用集合类及其特点

1. List 实现类

类名	特点
ArrayList	基于动态数组实现，随机访问高效，中间位置增删效率低
LinkedList	基于双向链表实现，增删效率高，随机访问效率低
Vector	线程安全，性能低于 ArrayList，已逐渐被淘汰

2. Set 实现类

类名	特点
HashSet	基于哈希表（底层为 HashMap），不保证元素顺序
LinkedHashSet	继承 HashSet，用链表维护插入顺序，插入和访问顺序一致
TreeSet	基于红黑树实现，元素自然排序或按比较器排序

3. Queue 实现类

类名	特点
LinkedList	实现 Deque 接口，可作为双向队列使用
PriorityQueue	基于堆结构，按优先级排序，不允许 null 元素
ArrayDeque	基于数组的双端队列，不允许 null 元素

4. Map 实现类

类名	特点
HashMap	基于哈希表，不保证顺序，允许键值为 null
LinkedHashMap	继承 HashMap，用链表维护插入顺序或访问顺序
TreeMap	基于红黑树，按键排序，不允许键为 null
Hashtable	线程安全，性能低于 HashMap，不允许键值为 null

三、线程安全的集合类

• 同步包装类

通过Collections.synchronizedXXX()转换非线程安全集合：

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

• 并发集合类（java.util.concurrent 包）

ConcurrentHashMap：分段锁实现的线程安全 HashMap，性能优于 Hashtable
CopyOnWriteArrayList：写操作时创建副本的线程安全 ArrayList

四、集合常用操作示例

import java.util.*;public class CollectionExample {public static void main(String[] args) {// List操作List<String> list = new ArrayList<>();list.add("apple");list.add("banana");System.out.println(list.get(0)); // 输出: apple// Set操作Set<Integer> set = new HashSet<>();set.add(1);set.add(2);System.out.println(set.contains(1)); // 输出: true// Map操作Map<String, Integer> map = new HashMap<>();map.put("one", 1);map.put("two", 2);System.out.println(map.get("one")); // 输出: 1// 遍历集合for (String element : list) {System.out.println(element);}// Stream API过滤list.stream().filter(e -> e.startsWith("a")).forEach(System.out::println);}
}

五、字典（Map）遍历

1. 遍历键值对（EntrySet）

这是最高效的遍历方式，尤其适合需要同时访问键和值的场景。

Map<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("apple", 1);
map.put("banana", 2);
map.put("cherry", 3);// 使用for-each循环遍历EntrySet
for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) {System.out.println("Key: " + entry.getKey() + ", Value: " + entry.getValue());
}// 使用Iterator（适合需要在遍历中删除元素的场景）
Iterator<Map.Entry<String, Integer>> iterator = map.entrySet().iterator();
while (iterator.hasNext()) {Map.Entry<String, Integer> entry = iterator.next();if (entry.getValue() == 2) {iterator.remove(); // 安全删除元素}
}

2. 单独遍历键（KeySet）

如果只需要访问键，可以使用这种方式。

// 使用for-each循环遍历键
for (String key : map.keySet()) {System.out.println("Key: " + key);// 如果需要值，可以通过map.get(key)获取，但效率稍低System.out.println("Value: " + map.get(key));
}// 使用Stream API（Java 8+）
map.keySet().stream().forEach(key -> System.out.println("Key: " + key));

3. 单独遍历值（Values）

若只需要访问值，可采用此方式。

// 使用for-each循环遍历值
for (Integer value : map.values()) {System.out.println("Value: " + value);
}
// 使用Stream API收集值到List
List<Integer> valuesList = new ArrayList<>(map.values());

六、集合选择原则

• 有序可重复场景
  频繁随机访问：选ArrayList
  频繁增删操作：选LinkedList
• 唯一元素场景
  不要求顺序：选HashSet
  需插入顺序：选LinkedHashSet
  需排序：选TreeSet
• 键值对存储场景
  不要求顺序：选HashMap
  需排序：选TreeMap
• 多线程环境
  优先使用ConcurrentHashMap、CopyOnWriteArrayList等并发集合类

七、注意事项

• 迭代修改异常
  遍历集合时修改结构会触发ConcurrentModificationException，建议使用Iterator.remove()或for-each循环
• 哈希方法重写
  HashMap和HashSet依赖hashCode()和equals()，自定义类需正确重写这两个方法
• 性能优化
  ArrayList可指定初始容量减少扩容开销
  LinkedList随机访问需遍历链表，避免高频索引操作