Java集合框架
1. 集合框架概述
1.1 集合框架体系
- Collection接口：List、Set、Queue
- Map接口：HashMap、TreeMap等
1.2 主要特点
- 统一的接口和实现
- 丰富的数据结构支持
- 高性能的实现
2. List集合
2.1 ArrayList
- 基于动态数组实现
- 支持随机访问
- 适合读多写少的场景
// ArrayList使用示例
ArrayList<String> list = new ArrayList<>();
list.add("Apple");
list.add("Banana");
list.add("Orange");
// 随机访问
String fruit = list.get(1); // 获取Banana2.2 LinkedList
- 基于双向链表实现
- 适合频繁插入、删除的场景
- 实现了Queue接口
// LinkedList使用示例
LinkedList<String> list = new LinkedList<>();
list.addFirst("First"); // 头部插入
list.addLast("Last"); // 尾部插入3. Set集合
3.1 HashSet
- 基于HashMap实现
- 不允许重复元素
- 无序存储
// HashSet使用示例
HashSet<String> set = new HashSet<>();
set.add("Apple");
set.add("Apple"); // 重复元素不会被添加
System.out.println(set.size()); // 输出13.2 TreeSet
- 基于红黑树实现
- 有序存储
- 支持自定义排序
// TreeSet使用示例
TreeSet<Integer> set = new TreeSet<>();
set.add(3);
set.add(1);
set.add(2);
// 自动排序：1, 2, 34. Map集合
4.1 HashMap
- 哈希表实现
- 键值对存储
- 非线程安全
// HashMap使用示例
HashMap<String, Integer> map = new HashMap<>();
map.put("Apple", 1);
map.put("Banana", 2);
Integer value = map.get("Apple"); // 获取值14.2 ConcurrentHashMap
- 线程安全的HashMap
- 分段锁机制
- 并发性能好
// ConcurrentHashMap使用示例
ConcurrentHashMap<String, Integer> map = new ConcurrentHashMap<>();
map.put("key", 1);
map.putIfAbsent("key", 2); // 不会覆盖已有值5. 面试常考题
5.1 ArrayList和LinkedList的区别？
-
底层实现
- ArrayList：动态数组
- LinkedList：双向链表
-
性能特点
- ArrayList：随机访问快，插入删除慢
- LinkedList：随机访问慢，插入删除快
-
内存占用
- ArrayList：连续内存空间
- LinkedList：额外的节点开销
5.2 HashMap的工作原理？
-
数据结构
- 数组 + 链表 + 红黑树（JDK 8）
- 链表长度超过8转换为红黑树
-
哈希冲突解决
- 链地址法
- 红黑树优化
-
扩容机制
- 负载因子0.75
- 容量翻倍扩容
6. 最佳实践
-
选择合适的集合类型
- 需要唯一性用Set
- 需要键值对用Map
- 需要有序用List
-
性能优化
- 合理指定初始容量
- 避免频繁扩容
- 使用批量操作
-
线程安全考虑
- 单线程：优先使用非同步集合
- 多线程：使用并发集合或同步包装
// 集合性能优化示例
ArrayList<String> list = new ArrayList<>(10000); // 指定初始容量
list.addAll(Arrays.asList("A", "B", "C")); // 批量添加
// 线程安全示例
List<String> syncList = Collections.synchronizedList(new ArrayList<>());
Map<String, Integer> concurrentMap = new ConcurrentHashMap<>();