Java集合详解(万字图文总结)

Java集合经常在Java面试被问到，而且Java集合也是Java高级必备掌握内容，下面我来全面详解Java集合@mikechen

Java集合体系框架

Java集合框架主要包含以下几个部分，如下图所示：

1. Collection接口：是所有集合接口的根接口，定义了所有集合共同具备的方法，如添加元素、删除元素、判断元素是否存在等操作。
2. List接口：继承自Collection接口，表示一个有序集合，可以存储重复元素。
3. Set接口：继承自Collection接口，表示一个不允许重复元素的集合。
4. Map接口：表示键值对映射关系的集合。
5. Queue接口：表示一个队列集合。

下面我分别详解Java集合的内容，包含：Collection、Java List、Java Set、Java Map、Java Queue。

 

Java集合Collection

Collection接口是所有集合接口的根接口，定义了所有集合共同具备的方法，如添加元素、删除元素、判断元素是否存在等操作。

如下图所示：

Collection派生出了三个子接口，分别是List、Set、Queue三个接口。

 

Java集合List

在 Java 集合框架中，Java List接口是一个有序集合，可以包含重复元素，Java List接口继承了 Collection 接口。

Java List常用的实现类有：ArrayList、LinkedList等，如下图所示：

List集合特点

• 集合中的元素允许重复；
• 集合中的元素是有顺序的，各元素插入的顺序就是各元素的顺序；
• 集合中的元素可以通过索引来访问或者设置；

 

List常用方法

下面是 List 接口的一些常用方法：

1. add(E e)：向 List 集合末尾添加一个元素 e。
2. add(int index, E element)：在 List 集合的指定位置 index 插入一个元素 element。
3. remove(Object o)：从 List 集合中删除指定元素 o。
4. remove(int index)：从 List 集合中删除指定位置 index 的元素。
5. get(int index)：获取 List 集合中指定位置 index 的元素。
6. set(int index, E element)：用指定的元素替换 List 集合中指定位置 index 的元素。
7. indexOf(Object o)：返回 List 集合中第一次出现指定元素 o 的位置。
8. lastIndexOf(Object o)：返回 List 集合中最后一次出现指定元素 o 的位置。
9. size()：返回 List 集合的大小。

 

List使用示例

import java.util.ArrayList;
import java.util.List;

public class ListExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个 ArrayList 对象
        List<String> list = new ArrayList<>();

        // 向 list 中添加元素
        list.add("Java");
        list.add("Python");
        list.add("C++");

        // 获取 list 的元素个数
        int size = list.size();
        System.out.println("list 的元素个数：" + size);

        // 获取指定位置的元素
        String first = list.get(0);
        System.out.println("list 第一个元素：" + first);

        // 在指定位置插入元素
        list.add(1, "JavaScript");
        System.out.println("list 插入元素后：" + list);

        // 删除指定位置的元素
        list.remove(2);
        System.out.println("list 删除元素后：" + list);

        // 替换指定位置的元素
        list.set(1, "Go");
        System.out.println("list 替换元素后：" + list);

        // 获取指定元素的位置
        int index = list.indexOf("Java");
        System.out.println("Java 在 list 中的位置：" + index);
    }
}

 

Java List总结

1）ArrayList
优点: 底层数据结构是数组，查询快，增删慢。
缺点: 线程不安全，效率高

2）Vector
优点: 底层数据结构是数组，查询快，增删慢。
缺点: 线程安全，效率低

3）LinkedList
优点: 底层数据结构是链表，查询慢，增删快。
缺点: 线程不安全，效率高

 

Java集合Set

在 Java集合框架中，Set接口：继承自Collection接口，表示一个不允许重复元素的集合。

Set接口常用的实现类有：HashSet、LinkedHashSet、TreeSet。

如下图所示：

HashSet

HashSet是Set集合最常用实现类，底层其实是包装了一个HashMap实现的，数据结构是数组+链表 + 红黑树。

LinkedHashSet

LinkedHashSet是Java集合框架中的一种Set实现类，它继承了HashSet类并实现了Set接口，底层数据结构采用链表和哈希表共同实现。

如下图所示：

TreeSet

TreeSet是一种排序的Set集合，底层是用TreeMap实现的，本质上是一个红黑树。

 

Set常用方法：

下面是 Set 接口的一些常用方法：

1. add(E e)：向 Set 集合添加一个元素 e。
2. remove(Object o)：从 Set 集合中删除指定元素 o。
3. contains(Object o)：判断 Set 集合中是否包含指定元素 o。
4. size()：返回 Set 集合的大小。

 

Set使用示例：

import java.util.HashSet;
import java.util.Set;

public class SetExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个 HashSet 对象
        Set<String> set = new HashSet<>();

        // 向 set 中添加元素
        set.add("Java");
        set.add("Python");
        set.add("C++");
        set.add("Java");

        // 获取 set 的元素个数
        int size = set.size();
        System.out.println("set 的元素个数：" + size);

        // 判断 set 是否包含指定元素
        boolean containsJava = set.contains("Java");
        System.out.println("set 是否包含 Java：" + containsJava);

        // 删除指定元素
        set.remove("C++");
        System.out.println("set 删除元素后：" + set);
    }
}

 

Java集合Queue

Queue 接口继承了 Collection 接口，Queue 接口表示一种队列数据结构，即先进先出（FIFO）的数据结构。

如下图所示：

Queue常用类：

PriorityQueue

PriorityQueue是Java集合框架中的一个实现了Queue接口的类，是 Java 中基于优先级的队列的通用实现。

 

Deque

Deque接口是Queue接口的子接口，它代表一个双端队列,当程序中需要使用“栈”这种数据结构时，推荐使用ArrayDeque。

 

Queue常用方法：

下面是 Queue 接口的一些常用方法：

1. add(E e) / offer(E e)：将指定元素添加到队列尾部，并返回 true。
2. remove() / poll()：移除并返回队列头部的元素。
3. element() / peek()：返回队列头部的元素，但不移除。

 

Queue使用示例：

import java.util.LinkedList;
import java.util.Queue;

public class QueueExample {
    public static void main(String[] args) {
        // 创建一个 LinkedList 对象，即一个队列
        Queue<String> queue = new LinkedList<>();

        // 添加元素到队列尾部
        queue.add("Java");
        queue.offer("Python");
        queue.add("C++");

        // 获取队列头部的元素并移除
        String head1 = queue.remove();
        String head2 = queue.poll();
        System.out.println("remove() 方法移除的元素：" + head1);
        System.out.println("poll() 方法移除的元素：" + head2);

        // 获取队列头部的元素但不移除
        String head3 = queue.element();
        String head4 = queue.peek();
        System.out.println("element() 方法获取的元素：" + head3);
        System.out.println("peek() 方法获取的元素：" + head4);

        // 输出队列中所有元素
        System.out.println("队列中所有元素：" + queue);
    }
}

 

Java集合Map

在 Java 集合框架中，Map 接口是一个键值对的集合，即每个元素都是由一个键和一个值组成的。

常用的Map:

 

1.HashMap

HashMap类实现了Map接口，内部使用哈希表存储键值对，查找键值对的效率很高，但不保证键值对的顺序。

HashMap底层数据结构，如下所示:

HashMap线程不安全，可以用 Collections的synchronizedMap方法使HashMap具有线程安全的能力，或者使用ConcurrentHashMap类。

2.Hashtable

Hashtable和HashMap从存储结构和实现来讲有很多相似之处，不同的是它承自Dictionary类，而且是线程安全的，并发性不如ConcurrentHashMap。

3.LinkedHashMap

LinkedHashMap继承了HashMap，是Map接口的哈希表和链接列表实现，它维护着一个双重链接列表。

4.TreeMap

TreeMap实现SortMap接口，能够把它保存的记录根据键排序，默认是按键值的升序排序（自然顺序）。

 

Map常用方法：

下面是 Map 接口的一些常用方法：

1. put(K key, V value)：将指定的键值对添加到 Map 集合中。
2. get(Object key)：获取指定键对应的值。
3. remove(Object key)：从 Map 集合中删除指定键的键值对。
4. containsKey(Object key)：判断 Map 集合中是否包含指定的键。
5. containsValue(Object value)：判断 Map 集合中是否包含指定的值。
6. keySet()：返回 Map 集合中所有键的 Set 视图。
7. values()：返回 Map 集合中所有值的 Collection 视图。
8. entrySet()：返回 Map 集合中所有键值对的 Set 视图。

 

Java Map总结

以上就是Java集合的详解，希望对你掌握好Java集合有所帮助！

陈睿mikechen

10年+大厂架构经验，资深技术专家，就职于阿里巴巴、淘宝、百度等一线互联网大厂。

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