寒假第四天

本周的Java学习围绕集合框架展开，相较于基础语法的机械记忆，集合框架的学习更考验对数据结构和设计思想的理解，也让我意识到Java作为面向对象语言，在封装性和实用性上的严谨考量。
此前使用集合，多是依场景随手选用ArrayList、HashMap，只知其然却不知其所以然——比如遍历ArrayList时用for循环和迭代器的区别，HashMap为何能实现键值对的快速存取，这些问题在实际编码中偶尔遇到，却总因一知半解草草带过。本次系统梳理，先从集合的顶层接口入手，理清Collection和Map两大体系的核心差异：Collection专注于单个元素的存储，下分List（有序可重复）、Set（无序不可重复）、Queue（队列）；Map则以键值对为存储单元，核心是键的唯一性，这也是两者设计逻辑的根本区别。
重点深究了ArrayList和LinkedList的底层实现与适用场景。通过查看源码片段和简单的性能测试发现，ArrayList基于动态数组实现，底层通过扩容机制（默认初始容量10，扩容为原容量1.5倍）解决数组固定长度的问题，因此随机访问（get/set方法）时效率更高，时间复杂度为O(1)，但在中间插入或删除元素时，需要移动后续元素，效率较低，时间复杂度O(n)；而LinkedList基于双向链表实现，每个节点存储元素和前后节点地址，插入、删除操作仅需修改节点引用，时间复杂度O(1)，但随机访问时需要从头节点遍历，效率为O(n)。这也解释了为何日常开发中，查询多、增删少的场景优先用ArrayList，增删频繁、查询少的场景更适合LinkedList，而非盲目选用。
在Map体系的学习中，重点理解了HashMap的核心原理。它基于数组+链表+红黑树实现，通过哈希算法将键映射到数组的指定索引，当发生哈希冲突时，先以链表形式存储，当链表长度达到阈值（默认8）且数组容量达到64时，链表转为红黑树，以此提升查询效率。同时也注意到HashMap的非线程安全性，以及Hashtable、ConcurrentHashMap的线程安全实现方式差异——Hashtable通过给方法加synchronized实现全表锁，效率较低；ConcurrentHashMap则采用分段锁（JDK7）或CAS+Synchronized（JDK8），实现更细粒度的锁控制，兼顾线程安全和效率。