Java集合处理

Java集合本质是用来存储多个对象的容器，区别于数组：数组长度固定、只能存同类型元素、既有基本类型也能存引用类型；集合长度可变、只存引用数据类型、提供大量增删改查工具方法，是开发中最常用的数据容器，整体分为两大根接口： Collection （单列集合，单个元素存储）、 Map （双列集合，键值对 key-value 存储）。

一、Collection 单列集合（存单个元素）

顶层接口，无法直接实例化，下分三大子接口： List 、 Set 、 Queue

1. List 有序可重复集合（存入顺序和取出顺序一致，允许元素重复、支持下标索引）

核心实现类：ArrayList、LinkedList、Vector

1. ArrayList（日常最常用）
底层：动态数组，连续内存空间
优点：支持随机索引查询（get(index) 极快）、遍历效率极高
缺点：中间插入/删除元素需要移动大量元素，效率低
适用场景：查询多、增删少（90%业务场景首选），线程不安全
2. LinkedList
底层：双向链表，非连续内存
优点：头尾增删速度极快，不需要移动元素
缺点：没有索引，随机查询必须从头遍历，查询很慢
适用场景：首尾频繁增删、实现栈/队列结构，线程不安全
3. Vector
底层数组，所有方法加 synchronized 同步锁，线程安全，但并发性能极差，基本淘汰不用。

2. Set 无序不可重复集合（无下标、元素唯一、存取顺序不一定一致）

依靠 equals() + hashCode() 两个方法去重：两个对象hash值相同且equals相等才判定重复

1. HashSet（最常用）
底层：哈希表（数组+链表+红黑树）
特点：完全无序、去重、查询插入速度极快，线程不安全
原理：先算元素hash值定位数组下标，hash冲突则挂链表，链表长度超8转为红黑树优化查询
2. LinkedHashSet
继承HashSet，额外维护双向链表记录插入顺序
特点：有序、去重，性能略低于HashSet，需要有序且去重时使用
3. TreeSet
底层红黑树（平衡二叉树）
特点：元素自动升序排序、去重；元素必须实现Comparable接口或传入Comparator比较器；查询增删效率均衡
适用：需要自动排序的唯一元素场景

3. Queue 队列（先进先出FIFO，多用于任务排队、消息队列）

• ArrayDeque：数组实现双端队列，可做栈、普通队列，性能优于LinkedList
• PriorityQueue：优先队列，底层堆结构，元素按优先级出队

二、Map 双列集合（键值对存储 key=value，key唯一，value可重复，无继承Collection）

所有Map都不允许key重复，key重复会覆盖旧value，常用实现：HashMap、LinkedHashMap、TreeMap、Hashtable

1. HashMap（开发首选）
底层：哈希表（数组+链表+红黑树，JDK1.8优化）
核心参数：默认容量16、负载因子0.75（容量达到75%扩容为2倍）
特点：key无序、key唯一、读写速度极快，线程不安全；key必须重写hashCode和equals才能正常去重
适用：绝大多数键值对存储场景
2. LinkedHashMap
继承HashMap，维护双向链表记录key插入顺序
特点：key有序、唯一；可实现LRU缓存（最近最少淘汰缓存）
3. TreeMap
底层红黑树，key自动排序；key必须具备比较规则（Comparable/Comparator）
适用：需要key按大小排序的场景
4. Hashtable
全方法加同步锁，线程安全，性能极低；key和value都不能存null，基本被ConcurrentHashMap替代
5. ConcurrentHashMap
HashMap线程安全版本，分段锁+CAS+synchronized实现高并发，多线程环境下首选Map

三、集合通用工具与迭代

1. Iterator迭代器：所有Collection通用遍历方式，遍历时不能用集合自身增删，否则触发并发修改异常 ConcurrentModificationException ，只能用迭代器自身remove
2. 增强for循环：底层就是迭代器，简化写法，只适合遍历，不能删除元素
3. Collections工具类：集合工具类（静态方法），提供排序、打乱、转线程安全集合、取最大最小值等方法，区别于Collection接口
4. 线程安全总结

• 不安全：ArrayList、LinkedList、HashSet、HashMap（单线程用）
• 安全：Vector、Hashtable（淘汰）、Collections.synchronizedList/Set/Map、ConcurrentHashMap（多线程首选）

四、集合选型总结（背诵版）

1. 存单列、要重复、有索引、查多增删少 → ArrayList
2. 存单列、要重复、频繁头尾增删 → LinkedList
3. 存单列、去重、不要求有序 → HashSet
4. 存单列、去重、要插入顺序 → LinkedHashSet
5. 存单列、去重、要自动排序 → TreeSet
6. 存键值对、key无序 → HashMap
7. 存键值对、key有序 → LinkedHashMap
8. 存键值对、key排序 → TreeMap
9. 多线程并发用集合 → CopyOnWriteArrayList、ConcurrentHashMap