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Java集合框架详解
Java集合框架的源码我翻来覆去看了好几遍，每次看都有新收获。从ArrayList到ConcurrentHashMap，每个集合背后都有精妙的设计思想。这篇文章把我对集合框架的理解整理了出来，希望能帮你理清这些类之间的关系。
Java集合框架详解
集合框架是什么？
集合框架就是Java官方帮我们实现好的一系列数据结构的接口和类，省得自己手写数组扩容、链表操作这些底层的东西。要是每次用个列表都得自己实现动态数组，那得多累啊。
层次结构
Collection 接口
所有集合的根接口：
- List：有序，允许重复
- Set：无序，不允许重复
- Queue：队列，FIFO
Map 接口
键值对映射，不继承Collection：
- HashMap：哈希表，无序
- LinkedHashMap：保持插入顺序
- TreeMap：红黑树，排序
- Hashtable：线程安全（但效率低，基本被ConcurrentHashMap取代了）
List 接口
ArrayList
- 底层：动态数组
- 特点：查询快，增删慢
- 适用：查询频繁的场景
LinkedList
- 底层：双向链表
- 特点：增删快，查询慢
- 适用：频繁增删的场景
Vector
- 底层：动态数组
- 特点：线程安全，但效率低
- 现在基本不用了，有更好的替代方案
常用方法
List<String> list = new ArrayList<>();list.add("元素1");list.add(1, "元素2"); // 指定位置插入list.get(0); // 获取list.set(0, "新元素"); // 修改list.remove(0); // 删除list.size(); // 大小list.contains("元素1"); // 是否包含遍历方式
// for-each（最简洁）for (String element : list) { ... }
// 迭代器（需要删除时用）Iterator<String> it = list.iterator();while (it.hasNext()) { String element = it.next(); if (element.equals("xxx")) { it.remove(); // 安全删除 }}Set 接口
HashSet
- 底层：哈希表
- 无序，不允许重复
- 查询速度快
LinkedHashSet
- 保持插入顺序
- 其他同HashSet
TreeSet
- 红黑树实现
- 自动排序（自然顺序或自定义比较器）
Set<String> set = new HashSet<>();set.add("元素1");set.add("元素1"); // 重复元素，不会添加set.size(); // 1Map 接口
HashMap
最常用的Map实现，底层是数组+链表/红黑树（Java 8+）。
Map<String, Integer> map = new HashMap<>();map.put("键1", 1);map.get("键1"); // 1map.remove("键1");
// 遍历键值对for (Map.Entry<String, Integer> entry : map.entrySet()) { System.out.println(entry.getKey() + ": " + entry.getValue());}其他Map实现
- LinkedHashMap：保持插入顺序，适合实现LRU缓存
- TreeMap：键自动排序
- ConcurrentHashMap：线程安全，高并发场景首选
Queue 和 Stack
Queue
Queue<String> queue = new LinkedList<>();queue.offer("元素1"); // 添加queue.poll(); // 获取并移除队首queue.peek(); // 获取不移除Stack（不推荐用）
Java的Stack类继承自Vector，性能差。推荐用Deque代替：
Deque<String> stack = new ArrayDeque<>();stack.push("元素1");stack.pop();stack.peek();并发集合
位于java.util.concurrent包：
- ConcurrentHashMap：线程安全的HashMap，分段锁设计
- CopyOnWriteArrayList：读多写少场景，写时复制
- BlockingQueue：阻塞队列，生产者-消费者模式利器
Collections 工具类
Collections.sort(list);Collections.reverse(list);Collections.shuffle(list);Collections.binarySearch(list, key);Collections.synchronizedList(list); // 转为线程安全最佳实践
- 选对集合——ArrayList vs LinkedList，HashMap vs TreeMap，用错场景性能差很多
- 指定初始容量——
new ArrayList<>(100)避免频繁扩容 - 使用泛型——
List<String>而不是List - 遍历时删除用迭代器——for-each删除会抛异常
- 多线程用并发集合——别自己加synchronized，ConcurrentHashMap比手动同步效率高
💡 实战贴士: HashMap在并发场景下可能出现死循环（Java 7及以前），因为扩容时头插法会导致环形链表。Java 8改成了尾插法解决了这个问题，但并发场景还是推荐用ConcurrentHashMap，别图省事用HashMap加synchronized，性能差很多。
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