JAVA集合框架详解
1 顶层接口和抽象类
接口
- 概念：抽象方法的集合，以interface声明。接口无法被实例化，但可以被实现（
implements）。一个类可以实现多个接口。
抽象类
- 概念：抽象类不能实例化对象，必须被继承(
extends)才能被使用（非抽象子类才能被实例化），一个类只能继承一个抽象类。使用abstract class定义抽象类。 - 抽象类中包含成员变量、成员方法和构造方法。
-
- 构造方法，类方法（用 static 修饰的方法）不能声明为抽象方法。
-
- 抽象类中的抽象方法只是声明，不包含方法体（方法的具体实现也就是方法的具体功能），抽象类的子类必须给出抽象类中的抽象方法的具体实现，除非该子类也是抽象类。
接口 & 抽象类
| 特性 | 接口（Interface）(包含类要实现的方法) | 抽象类（Abstract Class）(描述对象的属性和方法) |
|---|---|---|
| 关键字 | interface | abstract class |
| 继承关系 | 类可以实现多个接口 | 类只能继承一个抽象类 |
| 方法类型 | 主要是抽象方法，Java 8+有默认方法 | 可以有抽象方法和具体方法 |
| 成员变量 | 只能是常量（public static final） | 可以是普通成员变量 |
| 构造方法 | 不能有构造方法 | 可以有构造方法 |
| 访问修饰符 | 默认public | 各种访问修饰符都可以 |
| 设计目的 | 定义行为契约 | 提供代码复用和模板 |
1.1 Iterator 接口
- 提供遍历集合的标准方式
- 主要方法：hasNext(), next(), remove()
1.2 Collection 接口
- 所有单列集合的根接口
- 定义了对集合的基本操作，添加、删除、遍历等
1.3 Map 接口
- 键值对集合的根接口
2 Collection的三个主要子接口
2.1 List接口
- 有序集合，允许重复元素
- 主要实现类：
ArrayList：基于动态数组，随机访问快
LinkedList：基于双向链表，插入删除快
Stack：后进先出（LIFO）结构
2.2 Set 接口
- 无序集合，不允许重复元素
- 主要实现类：
HashSet：基于哈希表，快速查找
TreeSet：基于红黑树，元素有序
LinkedHashSet：保持插入顺序的HashSet
2.3 Queue 接口
- 队列，先进先出（FIFO）结构
- 主要实现类：LinkedList也实现了Queue接口
3. Map 接口的主要实现类
HashMap
基于哈希表的Map实现
键值对无序，允许null键和null值
LinkedHashMap
保持插入顺序或访问顺序的HashMap
TreeMap
基于红黑树的Map实现
键按照自然顺序或Comparator排序
WeakHashMap
弱引用Map，当键不再被引用时会被垃圾回收
4. 抽象类和工具类
抽象类
AbstractCollection：Collection接口的骨架实现
AbstractList：List接口的骨架实现
AbstractSet：Set接口的骨架实现
AbstractMap：Map接口的骨架实现
AbstractSequentialList：顺序访问列表的骨架实现
工具类
Collections：集合工具类，提供排序、查找、同步化等方法
Arrays：数组工具类，提供数组操作的各种方法
5. 排序相关接口
Comparable 接口
自然排序接口，对象实现此接口定义自然顺序
Comparator 接口
比较器接口，用于定义定制排序规则
6. 重要关系说明
// 继承关系示例
ArrayList → AbstractList → AbstractCollection → Collection
HashSet → AbstractSet → AbstractCollection → Collection
HashMap → AbstractMap → Map// 实现关系示例
ArrayList implements List
HashSet implements Set
HashMap implements Map
7. 使用场景总结
Java数据结构java.util.*: Arrays, Lists, Sets, Maps, Stack, Queue, Heap, Trees, Graphs
| 集合类型 | 特点 | 适用场景 |
|---|---|---|
| ArrayList | 动态数组，随机访问快 | 需要频繁按索引访问 |
| LinkedList | 双向链表，插入删除快 | 需要频繁在头尾操作 |
| HashSet | 哈希表，快速查找 | 需要快速判断元素是否存在 |
| TreeSet | 红黑树，元素有序 | 需要有序且去重的集合 |
| HashMap | 键值对，快速查找 | 需要通过键快速查找值 |
| TreeMap | 键有序的Map | 需要按键排序的映射 |