Java集合-总结

List 接口

特点：

• 有序集合（按插入顺序排列）
• 允许重复元素
• 支持按索引访问元素

主要实现类：

• ArrayList：基于动态数组实现，随机访问高效，插入删除较慢
• LinkedList：基于双向链表实现，随机访问较慢，插入删除高效，实现了Queue接口
• Vector：与ArrayList类似，但线程安全（方法使用synchronized修饰）
• Stack：Vector的子类，实现了LIFO（后进先出）栈

使用场景：

• 需要按插入顺序保存数据时
• 需要频繁按位置访问元素时（ArrayList）
• 需要频繁在两端插入或删除元素时（LinkedList）

Set 接口

特点：

• 不允许重复元素
• 无序集合（除LinkedHashSet外）
• 最多只能有一个 null 元素

主要实现类：

• HashSet：基于HashMap 实现，无序，查找效率高 $O(1)$
• LinkedHashSet：基于 LinkedHashMap 实现，维护插入顺序，查找效率较高
• TreeSet：基于 TreeMap（红黑树）实现，元素按自然顺序或指定比较器排序，查找效率 $O(log n)$

使用场景：

• 需要去重时
• 需要高效判断元素是否存在时（HashSet）
• 需要保持插入顺序且去重时（LinkedHashSet）
• 需要元素保持排序状态时（TreeSet）

Queue 接口

特点：

• 通常（但不一定）按FIFO（先进先出）方式排列元素
• 不同于其他集合，Queue 提供了额外的插入、提取和检查操作

主要实现类：

• LinkedList：双向队列实现，可用作FIFO队列
• PriorityQueue：基于优先级堆的优先队列，元素按自然顺序或指定比较器排序
• ArrayDeque：基于动态数组的双端队列，比LinkedList更高效
• ConcurrentLinkedQueue：线程安全的非阻塞队列

使用场景：

• 需要FIFO数据结构时
• 需要基于优先级处理元素时（PriorityQueue）
• 需要双端队列操作时（ArrayDeque）
• 多线程环境下的队列操作（ConcurrentLinkedQueue）

Map 接口

特点：

• 键值对映射关系
• 键不能重复，每个键最多映射一个值
• 不同于 Collection 接口的其他三种集合类型

主要实现类：

• HashMap：基于哈希表实现，无序，高效，允许 null 键和值
• LinkedHashMap：维护插入顺序或访问顺序，性能略低于 HashMap
• TreeMap：基于红黑树实现，键按自然顺序或指定比较器排序
• Hashtable：与 HashMap 类似，但线程安全且不允许 null 键和值
• ConcurrentHashMap：线程安全的 HashMap，性能优于 Hashtable

使用场景：

• 需要键值对映射时
• 需要高效查找时（HashMap）
• 需要保持插入顺序时（LinkedHashMap）
• 需要按键排序时（TreeMap）
• 多线程环境下（ConcurrentHashMap）

集合框架性能比较