java基础-集合
Java 集合框架是 Java 语言中非常重要和强大的一个部分，它提供了一套性能优良、使用方便的数据结构和算法，用于存储和操作一组对象。
一、集合框架的核心思想
Java 集合框架主要分为两大核心接口：
Collection： 存储单个对象的集合。Map： 存储键值对（Key-Value）对象的集合。
它们的关系可以用下图清晰地表示：
Java 集合框架
├── Collection (单值存储)
│ ├── List (有序、可重复)
│ ├── Set (不可重复)
│ └── Queue (队列)
└── Map (键值对存储)├── HashMap├── LinkedHashMap├── TreeMap└── Hashtable二、Collection 接口
Collection 是所有单值集合的根接口。它有三个主要的子接口：List, Set, 和 Queue。
1. List（列表） - 有序、可重复
特点： 元素有顺序（插入顺序），可以通过索引（下标）访问，允许存储重复元素。
常用实现类：
ArrayList：底层结构： 动态数组。初始为10扩容为1.5倍
特点：
查询快： 实现了
RandomAccess接口，通过索引访问元素极快（O(1)）。增删慢： 在列表中间插入或删除元素需要移动后续所有元素，性能较差（O(n)）。
使用场景： 最常用的列表，适用于频繁查询、很少在中间进行增删的场景。
LinkedList：底层结构： 双向链表。
特点：
增删快： 在已知位置（尤其是头部和尾部）插入或删除元素很快（O(1)）。
查询慢： 需要从头或尾遍历链表来定位元素（O(n)）。
同时实现了
List和Deque（双端队列）接口。
使用场景： 适用于需要频繁在头尾进行增删操作，或者需要实现栈、队列等数据结构的场景。
Vector：底层结构： 动态数组（与
ArrayList类似）初始为10扩容为2倍。特点： 线程安全，但性能较差。现在已很少使用，被
ArrayList和Collections.synchronizedList取代。它有一个子类
Stack（栈），同样不推荐使用，应使用Deque接口的实现（如LinkedList）来模拟栈。
2. Set（集） - 不可重复
特点： 不允许存储重复元素（根据
equals和hashCode方法判断）。最多包含一个null元素。常用实现类：
HashSet：底层结构： 基于
HashMap（哈希表）初始为16当容量达到0.75时扩容为2倍。特点：
存取最快： 通过哈希算法实现，查询、插入、删除性能都很好（O(1)）。
无序： 不保证元素的迭代顺序。
使用场景： 最常用的 Set，用于快速去重，且不关心元素顺序。
LinkedHashSet：底层结构： 继承自
HashSet，但内部使用链表维护顺序初始为16当容量达到0.75时扩容为2倍。特点： 保持插入顺序。迭代顺序就是元素被插入的顺序。
使用场景： 既需要去重，又希望保留插入顺序的场景。
TreeSet：底层结构： 基于
TreeMap（红黑树）。特点：
元素排序： 元素会按照自然顺序（实现
Comparable接口）或指定的Comparator进行排序。性能稍慢： 增删查操作的时间复杂度为 O(log n)。
使用场景： 需要对元素进行自动排序的场景。
3. Queue（队列） - 先进先出（FIFO）
特点： 专门用于处理“先进先出”的数据结构。
常用实现类：
LinkedList： 也实现了Deque接口，因此可以作为队列使用。PriorityQueue：特点： 优先级队列。元素出队顺序不是 FIFO，而是按照元素的自然顺序或比较器的顺序。
使用场景： 任务调度等需要按优先级处理的场景。
三、Map 接口
Map 存储的是键值对（Key-Value），Key 不允许重复（每个 Key 最多映射到一个 Value）。
常用实现类：
HashMap：底层结构： 数组 + 链表 / 红黑树（JDK 1.8 之后）初始为16当容量达到0.75时扩容为2倍。
特点：
存取高效： 基于哈希表，性能最好。
无序： 不保证键值对的顺序。
允许
null键和null值。非线程安全。
使用场景： 最常用的 Map，适用于绝大多数键值对存储场景。
LinkedHashMap：底层结构： 继承自
HashMap，并维护了一个双向链表来记录插入顺序或访问顺序初始为16当容量达到0.75时扩容为2倍。特点： 保持插入顺序或访问顺序。
使用场景： 需要保持 Map 的迭代顺序与插入顺序一致，或用于实现 LRU（最近最少使用）缓存。
TreeMap：底层结构： 红黑树。
特点： 键（Key）是有序的（按自然顺序或自定义比较器排序）。
使用场景： 需要按键的顺序进行遍历的场景。
Hashtable：特点： 线程安全，但性能低下。是遗留类初始为11当容量达到0.75时扩容为2倍+1。
不允许
null键和null值。已被
ConcurrentHashMap（初始为16当容量达到0.75时扩容为2倍）取代，不推荐使用。
四、重要知识点和最佳实践
迭代器（Iterator）： 提供了遍历集合的统一方式。
Collections工具类： 提供了大量静态方法，用于对集合进行排序、查找、同步化（如Collections.synchronizedList(list)）等操作。Arrays.asList()： 将数组转换为 List，但返回的 List 是固定大小的，不能增删。泛型（Generics）： 集合必须使用泛型来指定存储的元素类型，以保证类型安全。
// 正确示例：使用泛型 List<String> list = new ArrayList<>(); list.add("Hello"); // list.add(123); // 编译错误！线程安全：
Vector,Hashtable是线程安全的，但性能差，不推荐。大多数集合（
ArrayList,HashMap等）都是非线程安全的。在多线程环境下，可以使用：
java.util.concurrent包下的类，如ConcurrentHashMap,CopyOnWriteArrayList。使用
Collections.synchronizedXXX()方法包装集合。
equals()和hashCode()：当把对象放入
HashSet，或作为HashMap的 Key 时，必须正确重写该对象的equals()和hashCode()方法。重写
equals()必须重写hashCode()，并且要遵守约定：如果两个对象equals()为true，它们的hashCode()必须相等。