Java 集合

Java 集合概述

Java 集合，也叫作容器，主要是由两大接口派生而来：一个是Collection接口，主要用于存放单一元素；另一个是Map接口，主要用于存放键值对。

1. Collection 接口

存放单一元素

主要子接口：

• List：有序、可重复
• Set：不可重复
• Queue：按特定规则排序，有序、可重复

2. Map 接口

存放键值对(key-value)

Collection 接口详解

1. List 实现类对比

实现类	底层结构	特点	线程安全
ArrayList	动态数组	查询快，增删慢	不安全
Vector	动态数组	线程安全（synchronized）	安全
LinkedList	双向链表	增删快，查询慢	不安全

ArrayList vs LinkedList：

• 插入性能：
  • ArrayList 头插 O(n)，尾插 O(1)
  • LinkedList 头尾插都是 O(1)
• 内存占用：
  • ArrayList 会有预留空间
  • LinkedList 每个节点需存储前后指针

2. Set 实现类对比

实现类	底层结构	特点	排序方式
HashSet	HashMap	无序	无
LinkedHashSet	LinkedHashMap	按插入顺序	插入顺序
TreeSet	红黑树	自动排序	自然排序/定制排序

Map 接口详解

1. 主要实现类对比

实现类	底层结构	线程安全	允许 null 键值
HashMap	数组+链表/红黑树	不安全	允许
LinkedHashMap	链表+哈希表	不安全	允许
TreeMap	红黑树	不安全	键不能为 null
ConcurrentHashMap	分段锁/CAS	安全	不允许

2. HashMap 核心机制

• 扩容机制：默认容量 16，负载因子 0.75，扩容 2 倍
• 哈希冲突解决：
  • 链表长度 > 8 且数组长度 ≥ 64 时转为红黑树
  • 红黑树节点数 < 6 时退化为链表

Queue/Deque

1. Queue 方法对比

操作	抛出异常方法	返回特殊值方法
插入队尾	add(e)	offer(e)
删除队首	remove()	poll()
查询队首	element()	peek()

2. Deque 实现类对比

• ArrayDeque：基于可变长数组+双指针，性能优于 LinkedList
• LinkedList：基于双向链表

其他重要知识点

1. Fail-fast vs Fail-safe

• Fail-fast：快速失败（如 ArrayList 迭代时修改会抛 ConcurrentModificationException）
• Fail-safe：安全失败（如 CopyOnWriteArrayList 使用写时复制）

2. 排序接口对比

• Comparable：自然排序（需实现 compareTo()）
• Comparator：定制排序（可定义多个比较器）

3. 阻塞队列 (BlockingQueue)

主要实现类：

• ArrayBlockingQueue：数组实现有界队列
• LinkedBlockingQueue：链表实现可选有界队列
• PriorityBlockingQueue：优先级无界队列
• SynchronousQueue：不存储元素的同步队列